Преобразование представлений бизнес-процесса - Статья

В статье рассматривается подход к интеграции визуальных моделей, системы сбалансированных показателей и хранилища исторических данных в единое целостное представление автоматизированного бизнес-процесса предприятия. Предлагается формализованное описание онтологической модели бизнес-процесса и метод синтеза экземпляра этой модели на основе описания хранилища исторических данных бизнес-процесса.Необходимость автоматизации организации взаимодействия и управления представлениями БП обуславливает следующее требование к аппарату формализации описаний этих представлений: данный аппарат должен быть единым для описания всех представлений или же должен допускать взаимно-однозначные отображения формализованных описаний отдельных представлений БП. Использование аппарата теории категорий позволяет представить модель данной ИТ в виде категории структурированных множеств, имеющей вид [4] бизнес процесс представление модель , (1) где - категория структурированных множеств, описывающая ИТ мониторинга автоматизированных БП; - подкатегория, описывающая механизм взаимного преобразования формализованных описаний наблюдаемого БП; - подкатегория формализованного описания информационного представления автоматизированного БП; - подкатегория формализованного описания аналитического представления автоматизированного БП; - подкатегория формализованного описания визуального представления автоматизированного БП; - функтор, отображающий подкатегорию в подкатегорию ; - функтор, отображающий подкатегорию в подкатегорию ; - функтор, отображающий подкатегорию в подкатегорию ; - функтор, отображающий подкатегорию в подкатегорию ; - функтор, отображающий подкатегорию в подкатегорию ; - функтор, отображающий подкатегорию в подкатегорию ; - функтор, отображающий подкатегорию в подкатегорию и устанавливающий правила преобразования информационного представления автоматизированного БП в его аналитическое представление; - функтор, отображающий подкатегорию в подкатегорию и устанавливающий правила преобразования аналитического представления автоматизированного БП в его визуальное представление. Выделенные в модели (1) подкатегории формализованного описания информационного, аналитического и визуального представлений автоматизированного БП позволяют формировать эти представления на следующей основе: а) на основе ХД или ВД, в которых хранятся данные об истории выполнения БП (информационное описание БП), б) на основе структурных или объектных визуальных моделей БП (визуальное описание БП), в) на основе описаний целей БП и показателей, характеризующих степень достижения этих целей (аналитическое описание БП). (2) где - подкатегория, описывающая онтологическую модель автоматизированного БП как основу механизма взаимной трансформации формализованных описаний информационного, аналитического и визуального представлений автоматизированного БП друг в друга; - формализованное описание j-й работы автоматизированного БП на l-ом уровне иерархии представления, ; l - обозначение уровней иерархии представления, отражающих последовательность детализации представлений автоматизированного БП от глобального до элементарных, , где 0 - обозначение глобального уровня представления БП, m - обозначение элементарного уровня представления БП; - формализованное описание цели выполнения j-й работы автоматизированного БП на l-ом уровне иерархии представления, ; - формализованное описание k-го входного потока, который входит в j-ю работу БП из i-й работы (в случае, если поток входит в j-ю работу БП из внешней среды, i=0); - формализованное описание k-го выходного потока, который выходит из i-й работы БП в j-ю работу (в случае, если поток выходит из i-й работы БП во внешнюю среду, j=0); - формализованное описание показателя, характеризующего k-й входной поток, который входит в j-ю работу БП из i-й работы; - формализованное описание показателя, характеризующего j-ю работу автоматизированного БП; - формализованное описание показателя, характеризующего k-й выходной поток, который выходит из i-й работы БП в j-ю работу; - коконус морфизмов, устанавливающих иерархию между l-м и l 1-м уровнями представления автоматизированного БП для описаний работ, целей, входных потоков, выходных потоков и показателей.

В настоящее время информационные системы (ИС) и технологии являются необходимым условием для осуществления эффективного логистического управления предприятиями. Однако существующие концепции мало внимания уделяют решению проблемы интеграции разнородных ИС в рамках единой системы управления совокупностью всех основных БП предприятия. Хотя в последнее время ИС строятся на основе идей процессного управления, описания отдельных событий, происходящих в БП предприятия, по-прежнему различаются в зависимости от ИС, эксплуатируемых в этих процессах, и не могут стать основой интеграции отдельных ИС в единую надсистему.

До настоящего времени также не существует единого подхода к визуальному и аналитическому представлениям БП, а отдельные успешно применяемые с этой целью модели и методы обладают значительными недостатками. Это связано как с разными точками зрения на подобные процессы, так и со сложностью выработки единых определений и описаний, справедливых для разнородных БП предприятия. Аналогично и существующие подходы к построению хранилищ данных (ХД) как основного информационного представления БП, имеют, скорее, концептуальный характер и не позволяют автоматизировать процессы формирования и корректировки схем ХД в результате формирования и/или корректировки других представлений БП.

Эти положения обуславливают актуальность проблемы разработки средств, позволяющих автоматизировать процессы мониторинга и формализации правила выполнения БП предприятия. В настоящее время поиск способов решения данной проблемы является одним из наиболее перспективных направлений научно-прикладных разработок [1, 2]. Аналитический обзор специалистов компании «Gartner» показывает, что рынок прикладных разработок в этой области по-прежнему остается одним из наиболее перспективных рынков программного обеспечения, несмотря на экономический кризис [3].

Анализ проблемы разработки информационной технологии мониторинга бизнес-процессов и постановка задачи исследования

Анализ существующих подходов к моделированию и мониторингу БП показал, что основными представлениями БП в настоящее время следует считать: - информационное представление БП, согласно которому БП и его отдельные работы можно охарактеризовать как ХД и/или совокупность витрин данных (ВД), содержащих исторические данные о ходе наблюдаемого и/или моделируемого БП;

- аналитическое представление БП, согласно которому БП и его отдельные работы можно охарактеризовать как наборы неких показателей, значения которых характеризуют степень достижения целей из множества целей БП с точки зрения используемых аналитических (в том числе операционных) моделей БП;

- визуальное представление БП, согласно которому БП и его отдельные работы можно охарактеризовать как совокупность визуальных моделей (ВМ), описывающих на качественном уровне взаимосвязь отдельных работ в рамках наблюдаемого и/или моделируемого БП.

Для того, чтобы ИТ мониторинга БП успешно функционировала, необходимо, чтобы эти представления были согласованы между собой не только на уровне физической реализации, но и на уровне формальных описаний. В настоящее время основным способом такого согласования являются выполняемые вручную операции. Схема согласования представлений БП в ходе внедрения и эксплуатации такой ИТ показана на рис. 1. Подобное согласование ставит эффективность и качество внедрения и эксплуатации ИТ мониторинга БП в прямую зависимость от квалификации специалистов, выполняющих эти операции.

Необходимость автоматизации организации взаимодействия и управления представлениями БП обуславливает следующее требование к аппарату формализации описаний этих представлений: данный аппарат должен быть единым для описания всех представлений или же должен допускать взаимно-однозначные отображения формализованных описаний отдельных представлений БП.

Такая постановка определяет основную задачу исследования как разработку элемента ИТ мониторинга БП предприятия, выполнение и управление которыми осуществляется с использованием ИС различного назначения (автоматизированных БП), который не допускает рассогласования отдельных представлений наблюдаемого БП.

Рисунок 1. Схема согласования представлений бизнес-процесса в рамках информационной технологии мониторинга бизнес-процессов

Обобщенная модель информационной технологии мониторинга автоматизированных бизнес-процессов.

Для формализованного описания ИТ мониторинга автоматизированных БП в [4] автором предложено использовать математический аппарат теории категорий, обеспечивающий возможность описания взаимно-однозначных отображений информационного, аналитического и визуального представлений автоматизированного БП друг в друга. Использование аппарата теории категорий позволяет представить модель данной ИТ в виде категории структурированных множеств, имеющей вид [4] бизнес процесс представление модель

, (1) где - категория структурированных множеств, описывающая ИТ мониторинга автоматизированных БП; - подкатегория, описывающая механизм взаимного преобразования формализованных описаний наблюдаемого БП; - подкатегория формализованного описания информационного представления автоматизированного БП; - подкатегория формализованного описания аналитического представления автоматизированного БП; - подкатегория формализованного описания визуального представления автоматизированного БП; - функтор, отображающий подкатегорию в подкатегорию ; - функтор, отображающий подкатегорию в подкатегорию ; - функтор, отображающий подкатегорию в подкатегорию ; - функтор, отображающий подкатегорию в подкатегорию ; - функтор, отображающий подкатегорию в подкатегорию ; - функтор, отображающий подкатегорию в подкатегорию ; - функтор, отображающий подкатегорию в подкатегорию и устанавливающий правила преобразования информационного представления автоматизированного БП в его аналитическое представление; - функтор, отображающий подкатегорию в подкатегорию и устанавливающий правила преобразования аналитического представления автоматизированного БП в его визуальное представление.

Функторы и описывают процессы преобразования представлений БП, которые используются в процессе эксплуатации предлагаемой ИТ мониторинга автоматизированных БП. Такие преобразования в настоящее время реализованы и апробированы в большинстве прикладных решений аналогичного назначения. Основное отличие предлагаемой ИТ мониторинга автоматизированных БП заключается в возможности взаимного преобразования формализованных описаний наблюдаемого БП. Эта особенность реализована в предлагаемой обобщенной категорной модели (1) в виде подкатегории и функторов , , , , и и позволяет достичь следующих преимуществ: - изначальное согласование информационного, аналитического и визуального представлений автоматизированного БП, каждое из которых соответствует принятым стандартам;

- использование в процессе интеграции различных представлений автоматизированного БП преимуществ каждого способа представления;

- возможность корректировки информационного, аналитического или визуального представления автоматизированного БП по результатам формирования и использования других представлений этого же БП.

Разработка онтологической модели автоматизированного бизнес-процесса.

Выделенные в модели (1) подкатегории формализованного описания информационного, аналитического и визуального представлений автоматизированного БП позволяют формировать эти представления на следующей основе: а) на основе ХД или ВД, в которых хранятся данные об истории выполнения БП (информационное описание БП), б) на основе структурных или объектных визуальных моделей БП (визуальное описание БП), в) на основе описаний целей БП и показателей, характеризующих степень достижения этих целей (аналитическое описание БП).

Для согласования этих описаний БП в модели (1) предложена концепция механизма изоморфного преобразования описаний автоматизированного БП. Эта концепция предполагает в качестве конечного множества входных символов для функторов , и использовать множество экземпляров структурных моделей информационного, аналитического и визуального описаний автоматизированного БП. В качестве множества заключительных состояний следует рассматривать множество экземпляров структурной модели, позволяющей согласовать различные описания автоматизированного БП. Для формализованного описания такого соответствия предлагается использовать онтологическую модель автоматизированного БП. Основное назначение этой модели заключается в формальном декларативном описании БП и его отдельных элементов таким образом, чтобы на основе этого описания можно было однозначно определить информационное, аналитическое или визуальное описания данного БП.

В основе любого из описаний БП лежит его системно-операционное определение [5]. Согласно этому определению БП можно представить как работу, преобразующую множество входных потоков в множество выходных потоков при ограничениях, которые определяются установленными целями БП. Такое представление БП, в свою очередь, позволяет описать взаимосвязи основных элементов, образующих онтологическую модель автоматизированного БП, инфологической моделью, показанной на рис. 2 [6, 7].

На рис. 2 связями вида «>» показаны связи «один - ко многим»; связями вида «?» показаны связи «один - к одному».

Показанная на рис. 2 модель взаимосвязей основных элементов онтологической модели автоматизированного БП основана на предположении, что каждой цели БП или его отдельной работы соответствует одна и только одна работа, преобразующая входные потоки в выходные. Соблюдение этого предположения позволяет синтезировать онтологическую модель БП как на основе аналитического, так и на основе визуального описаний этого БП.

Основываясь на предложенной инфологической модели автоматизированного БП, возможно определить онтологическую модель автоматизированного БП как подкатегорию следующего вида [6, 7]:

Рис. 2. Инфологическая модель взаимосвязей основных элементов онтологической модели бизнес-процесса

(2)

где - подкатегория, описывающая онтологическую модель автоматизированного БП как основу механизма взаимной трансформации формализованных описаний информационного, аналитического и визуального представлений автоматизированного БП друг в друга; - формализованное описание j-й работы автоматизированного БП на l-ом уровне иерархии представления, ; l - обозначение уровней иерархии представления, отражающих последовательность детализации представлений автоматизированного БП от глобального до элементарных, , где 0 - обозначение глобального уровня представления БП, m - обозначение элементарного уровня представления БП; - формализованное описание цели выполнения j-й работы автоматизированного БП на l-ом уровне иерархии представления, ; - формализованное описание k-го входного потока, который входит в j-ю работу БП из i-й работы (в случае, если поток входит в j-ю работу БП из внешней среды, i=0); - формализованное описание k-го выходного потока, который выходит из i-й работы БП в j-ю работу (в случае, если поток выходит из i-й работы БП во внешнюю среду, j=0); - формализованное описание показателя, характеризующего k-й входной поток, который входит в j-ю работу БП из i-й работы; - формализованное описание показателя, характеризующего j-ю работу автоматизированного БП; - формализованное описание показателя, характеризующего k-й выходной поток, который выходит из i-й работы БП в j-ю работу; - коконус морфизмов, устанавливающих иерархию между l-м и l 1-м уровнями представления автоматизированного БП для описаний работ, целей, входных потоков, выходных потоков и показателей.

Представление онтологической модели автоматизированного БП (2) как множества заключительных состояний позволяет определить функторы , и как варианты метода, формирующего онтологическую модель конкретного автоматизированного БП на основе сформированного ранее одного из возможных описаний этого БП. Представление же онтологической модели автоматизированного БП (2) как множества входных символов позволяет определить функторы , и как варианты метода, формирующего формализованные представления конкретного автоматизированного БП.

Метод синтеза онтологической модели автоматизированного бизнес-процесса на основе его информационного представления

Особенностью синтеза онтологической модели автоматизированного БП является сложность воплощения иерархического характера аналитического и визуального представлений автоматизированного БП в виде совокупности ХД. С точки зрения этих представлений реализация данной особенности требует выполнения следующих условий.

Условие 1. Каждый промежуточный показатель БП должен формироваться в результате агрегации подмножества показателей элементарных работ, входных или выходных потоков.

Условие 2. Каждый глобальный показатель БП должен формироваться в результате агрегации подмножества промежуточных показателей БП.

В этом случае формирование онтологической модели автоматизированного БП на основе его информационного представления должно осуществляться в результате выделения иерархии показателей БП, неявно заданной в ХД через совокупность правил агрегации этих показателей.

Кроме того, следует принять во внимание возможность существования большого количества ВД, ориентированных на отдельные работы (и даже на отдельные события) БП. Эта особенность позволяет определить следующие условия.

Условие 3. Каждая ВД информационного представления автоматизированного БП соответствует одной и только одной элементарной работе автоматизированного БП.

Условие 4. Каждый уровень иерархии представления автоматизированного БП представляет собой совокупность временных таблиц ХД, реализующих материализованные представления агрегированных показателей БП на соответствущем уровне.

Основываясь на Условиях 1 - 4, становится возможным разработать метод синтеза онтологической модели автоматизированного БП на основе его информационного представления. Этот метод будет состоять из следующих этапов.

Этап 1. Выделение подмножества таблиц фактов из множества таблиц ХД.

Этап 2. Определение условного уровня иерархии представления , который будет использоваться при построении онтологической модели «снизу вверх» (от элементарных работ к глобальному представлению БП).

Этап 3. Определение подмножества показателей элементарных работ как совокупности формализованных описаний атрибутов соответствующих таблиц фактов для данного условного уровня иерархии представления: . (3)

где - имя атрибута , образующего таблицу ; - домен атрибута ; - тип атрибута .

Этап 4. Определение подмножеств и для данного условного уровня иерархии представления: ; (4)

, (5) где - значение, которое принимает в экземпляре сущности атрибут , используемый для описания заголовка таблицы (при этом ); - целевое значение m-го показателя элементарной работы из подмножества .

Этап 5. Определение подмножества правил агрегации промежуточных показателей , в которых участвуют только показатели подмножества . Если , то перейти к Этапу 11. В противном случае перейти к Этапу 6.

Этап 6. Определение подмножества временных таблиц ХД , являющихся результатами выполнения материализованных представлений, которые реализуют правила агрегации .

Этап 7. Определение подмножества промежуточных показателей БП как совокупности формализованных описаний атрибутов, являющихся результатом выполнения правил агрегации из подмножества в соответствии с выражением (3).

Этап 8. Определение подмножеств и для условного уровня иерархии представления в соответствии с выражениями (4) и (5).

Этап 9. Формирование коконуса морфизмов для описаний работ и , целей и и показателей и .

Этап 10. Принятие значения условного уровня иерархии . Затем возврат к Этапу 5.

Этап 11. Определить максимальный достигнутый условных уровень иерархии . Определить значения уровней иерархии представления . Затем принять и выполнять Этап 11 до тех пор, пока не будет справедливым равенство . Завершение выполнения метода.

Достоинствами предлагаемого метода являются: а) возможность автоматизировать процесс построения различных представлений автоматизированного БП, сократив затраты времени на выполнение этих действий;

б) возможность согласовать информационное представление автоматизированного БП с аналитическим и визуальным представлением через автоматизированное формирование их черновых вариантов.

Недостатком данного метода является необходимость обязательного выполнения условий 1-4 при построении схемы ХД. В случае невыполнения этих условий потребуется вмешательство человека, чтобы разрешить проблемы, возникающие при выполнении Этапов 5-9 данного метода.

Выводы и перспективы дальнейших исследований

Использование предлагаемого метода в числе множества методов, реализующих функторы , , , , и , позволяет сократить время формирования формализованных описаний представлений автоматизированного БП за счет их автоматизированного согласования между собой путем взаимного преобразования их с использованием предложенной онтологической модели автоматизированного БП.

Разработка ИТ мониторинга автоматизированных БП на основе модели (1) позволяет интегрировать данную ИТ в существующую ИТ-инфраструктуру управления предприятием без проведения реинжиниринга последней. Это позволяет сократить затраты времени и финансов на подготовку объекта автоматизации к вводу разрабатываемой ИТ в действие. Результаты исследования позволяют рассматривать компонент данной ИТ, обеспечивающий реализацию указанного выше множества методов, как совокупность SQL-запросов и программно реализованных процедур обработки данных, обеспечивающих прямую и обратную трансформации описаний схемы ХД или ВД, дерева целей и системы сбалансированных показателей, или же ВМ БП в набор значений атрибутов шины метаданных, описывающих этот БП.

1. Ильин Н., Киселев С., Рябышкин В., Танков С. Технологии извлечений знаний из текста // Открытые системы. - 2006. - № 6. - С. 14-18.

2. Вендров А.М. Методы и средства моделирования бизнес-процессов // Информационный бюллетень «Jet Info». - 2004. - № 10(137). - С. 1-32.

3. 2010 Gartner Magic Quadrant for Business Intelligence Platforms - [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.geojan.com/2010-gartner-magic-quadrant-for-business-intelligence-platforms.

4. Євланов М.В., Антонов В.О.. Корнєєва Є.В. Формалізований опис технології візуального моделювання автоматизованих бізнес-процесів промислового підприємства // Вісник Академії митної служби України. - 2007. - № 3 (35). - С. 95-100.

5. Рубцов С.В. Уточнение понятия «бизнес-процесс» // Менеджмент в России и за рубежом. - 2001. - № 6.. - С. 28-34.

6. Корнеева Е.В. Онтологическая модель автоматизированного бизнес-процесса промышленного предприятия // Materialy VI Miedzynarodowei naukowi-praktycznej konferencji “Dynamika naukowych badac - 2010”. Volume 10. Techniczne nauki. Nowoczesne informacyjne technologie. Matematyka. Fizyczna kultura I sport. - Przemysl: Nauka I studia, 2010. - C.53-56.

7. Корнеева Е.В. Взаимное отображение аналитического представления и модифицированной онтологической модели автоматизированного бизнес-процесса // Системи обробки інформації. - Вип. 7(88). - 2010. - С. 28-34.

Размещено на .ru