3.2 Структурное моделирование процесса «жизненный цикл хтс»

Основной методикой при построении структурной модели ХТС является процедура формирования модели бизнес-процесса в нотации диаграммы IDEF0 (рис.2), которая состоит из следующих основных этапов:

1. Формирование контекстной диаграммы бизнес-процесса, на которой указываются все внешние воздействия на бизнес-процесс, а также его исходные данные, цели и результаты.

2. Контекстная диаграмма декомпозируется в функциональную диаграмму, в которую помещаются функции, описывающие процесс. Объекты на диаграмме располагаются в порядке доминирования (слева и сверху – вниз и направо).

3. Для каждой функции определяются входы, выходы, ресурсы и управляющие воздействия. В случае наличия одинакового атрибута, входящего в несколько функций, происходит ветвление, что методически важно, так как наличие двух отдельных входов соответствует условию их независимости.

4. В модель процесса включают обратные связи или по ресурсам, или по управлению. Связь по ресурсам на диаграмме располагаются под функциями, выходит с правой стороны прямоугольника и входит с левой стороны некоторой предшествующей функции. В этом случае обратная связь соответствует процедуре корректировки исходных данных по результатам наблюдений. Обратная связь по управлению располагается над функциями, и, начинаясь в правой части функции, входит в прямоугольник сверху. Такая обратная связь соответствует управляющему воздействию по результатам проверки выходной информации (например, приказу руководителя проекта).

5. В IDEF0 используется «миграция» и «туннелирование» стрелок. Так, при декомпозиции функции все стрелки из верхнего уровня не обязательно входят в новые функции. Они могут «мигрировать» на более низкий уровень, что соответствует связи детального процесса (нижнего уровня) с процессом верхнего. Далее стрелки подводятся к функциям детального процесса. Однако при построении диаграммы возникают некоторые атрибуты, которых не было на верхнем уровне (на диаграмме обозначаются квадратными скобками), которые нарушают нотацию процесса. Для обеспечения целостности нотации часть этих данных становятся «туннельными» (заключаются в круглые скобки) и не отображаются на верхнем уровне, а часть данных мигрируют на верхний уровень и включаются во входные информационные потоки контекстной диаграммы.

6. Каждый объект (функция, работа) на диаграмме процесса в нотации IDEF0 получает идентификационный номер. В этом случае используется дерево функций, на котором контекстная диаграмма бизнес-процесса обозначается как А-0, диаграмма функциональной декомпозиции верхнего уровня – А0, его функции А1, А2 и А3, а детализация функции, например А2, как А21, А22, А23, А24, А25.

На первом этапе составления модели бизнес-процесса ХТС функциональность производства описывается в целом с использованием модели нотации IDEF0 в виде контекстной диаграммы. В диаграмме взаимодействие с окру­жающим миром представляется в терминах входа (данные или объекты, потребляемые или изменяемые в ходе бизнес-процесса), выхода (основной резуль­тат деятельности функции, конечный продукт), управления (страте­гии и процедуры, которыми руководствуется функция) и механизмов (необходимые постоянные ресурсы). Кроме того, при создании контекстной диа­граммы формулируются цели моделирования, область (описания то­го, что будет рассматриваться как компонент системы, а что – как внешнее воздействие) и точка зрения (позиция, с которой будет стро­иться модель). Обычно в качестве точки зрения выбирается точка зрения ЛПР, ответственного за работу моделируемой системы в целом. На рисунке 3 представлена контекстная диаграмма бизнес-процесса «жизненный цикл ХТС», построенная на основе структуры организации, обеспечивающей функционирование объекта химической технологии.

Рисунок 3 – Контекстная диаграмма бизнес-процесса «жизненный цикл ХТС»

Входная информация включает три объекта: заявки (заказы), изменяемые обеспечивающие ресурсы, изменяемые производственные ресурсы.

Заявки содержат информацию, поступающую в ХТС извне. Это техническое задание на проектирование нового производства на этапе создания ХТС, заказы на производство продукции на этапе эксплуатации объекта, план модернизации или реинжиниринга ХТС в случае изменения технологической схемы производства.

Изменяемые ресурсы – это параметры ХТС, характеристики которых определяются внутренними возможностями объекта химической технологии. Входные параметры, включаемые в изменяемые ресурсы, представляют собой оптимизирующие переменные ХТС. Так, если в качестве критерия эффективности процесса выбирается минимальное значение энергетических затрат, такими ресурсами могут быть расходы теплоносителей, объем потребляемой электроэнергии, организация технологических потоков химико-технологических процессов.

Изменяемые обеспечивающие ресурсы объединяются в объект, содержащий данные, связанные с организацией работы ХТС. К таким данным относятся экономические показатели процесса, план организации обслуживания и ремонта производственных объектов, спецификация оборудования при модернизации производства.

Изменяемые производственные ресурсы объединяются в информационный объект, включающий параметры, обеспечивающие выпуск целевого продукта. К таким данным относятся собственные материальные ресурсы производства (катализатор, расходные материалы), энергетические ресурсы (теплоносители, электроэнергия), эксплуатационное обеспечение (средства транспорта, монтажные устройства).

Выходные объекты, отображаемые в контекстной диаграмме, представляют собой две группы параметров: показатели процесса и показатели продукта. Критерий эффективности бизнес-процесса «жизненный цикл ХТС» выбирается из переменных, входящих в эти объекты. В этом случае все остальные выходные переменные рассчитываются в соответствии со значением оптимизируемой переменнойи контролируются в соответствии с ограничениями, накладываемыми на параметры ХТС.

Использование двух выходных объектов определяется особенностями процедуры анализа бизнес-процесса. В случае, когда оптимизируются показатели целевого продукта, характеристики процесса, определяемые технологическим регламентом, неизменны. При решении задачи повышения эффективности процесса, изменяется технологическая схема или эксплуатационные показатели, но при этом характеристики выпускаемой продукции принимают фиксированные значения. Одновременное изменение и показателей продукта и показателей процесса не допускается.

Стрелки, направленные в нижнюю часть диаграммы, представляют собой постоянные параметры ХТС, входящие в алгоритм анализа модели бизнес-процесса. В этом случае важной задачей является выбор из всего множества ресурсов только тех показателей, которые используются в модели. В ходе анализа модели бизнес-процесса в зависимости от целей анализа ХТС постоянные ресурсы могут переноситься во входные объекты организационно-технологической модели, и наоборот. Так, например, если оптимизируются показатели процесса, то характеристики продукта включаются в объекты постоянных ресурсов. Но в случае оценки качества выпускаемой продукции эти же показатели переносятся в изменяемые ресурсы, причем объект переносится в полном объеме, а его место занимает объект, включающий показатели процесса.

Разделение постоянных ресурсов на три объекта связано с содержанием ресурсов и источников их поступления в процесс.

Постоянные ресурсы обеспечения производства – это показатели, связанные с выпуском целевой продукции (технологическая схема производства, регламент химико-технологических процессов, информация о свойствах сырья, материалов и теплоносителей, спецификация оборудования и т.д.).

Постоянные ресурсы обеспечения управления – это регламентированные показатели, связанные с организацией производства (нормативные экономические характеристики, контрольные показатели организационных мероприятий, показатели внешней среды ХТС, правовые нормы и т.д.).

Информационное обеспечение объединяет все необходимые для анализа бизнес-процесса информационные ресурсы организации. В этом случае важной задачей исследователя является выбор из всех показателей информационной модели предприятия (видов и форм документов, баз данных и информационных хранилищ, шаблонов и макросов, прикладного программного обеспечения и т.д.) наиболее важных для моделирования информационных ресурсов ХТС, и их объединение в объекты. В отличие от постоянных ресурсов обеспечения ХТС, состав которых может меняться при изменении цели бизнес-процесса, данные информационного обеспечения всегда включаются в список постоянных характеристик ХТС.

При составлении контекстной диаграммы особое внимание уделяется анализу принципов управления бизнес-процессом, так как от этого зависит организация обратных связей в системе и качество управления. Моделирование процессов управления достаточно сложная задача и наиболее эффективно применение организационно-технологических моделей для часто повторяющихся задач управления, а также задач, в которых предусмотрена переработка большого объема информации. Сам процесс управления является основой алгоритмического обеспечениямодели бизнес-процесса.

При выборе объектов, включаемых в контекстную диаграмму, и её функциональной декомпозиции рассматриваются принципы управления процессом в штатной ситуации (рисунок 4). В этом случае, процесс управления начинается с регулярного получения его владельцем информации о ходе процесса в форме, установленной регламентом. ЛПР организует получение и хране­ние данных для того, чтобы при необходимости можно было проверить объективность информации и оценить качество решения, принятого на основании этих данных. Далее происходит анализ данных путем сравнения полученных результатов с контрольными показателями.

Рисунок 4 –Управление бизнес-процессом в штатной ситуации

В случае, если отклонение полученных результатов от плановых показателей превышает установленные для этого показателя границы, необходимо:–зафиксировать факт отклонения;–провести анализ причин отклонения;–оценить технологическую и организационно-экономическую целесообразность корректировки процесса;–запросить дополнительные ресурсы, если это необходимо для организации процесса управления; –организовать процесс устранения причины отклонения и разработать мероприятия по предупреждению отклонений; –задокументировать процесс организации и результаты управления.

На контекстной диаграмме бизнес-процесса «жизненный цикл ХТС» выделено три информационных объекта, определяющих принципы формирования управляющих решений. Это алгоритмы управления, методики формирования управляющих решений и решения владельца процесса – ЛПР.

Алгоритмы управления служат для выбора управляющих воздействий на уровне оперативного и тактического управления в ограниченный период времени, как правило, без анализа возможных альтернатив.

Методики формирования управляющих решений используются для процессов стратегического и тактического управления процессами при запасе времени для выбора альтернативных управляющих решений и их оптимизации.

Решения, принимаемые владельцем процесса, чаще относятся к задачам оперативного управления, но могут быть решениями тактических задач, которые сложно формализовать с использованием логико-математических моделей.

На следующем этапе организационно-технологического моделирования контекстная диаграмма разбивается на крупные функции с помощью процесса функциональной декомпозиции. Далее функции декомпозируются на более мелкие до дос­тижения необходимой детализации описания. Каждая декомпозируемая функция соответствует отдельному фрагменту описания –диаграмме. В результате модель представляет собой совокупность иерархически выстроенных диаграмм, каждая из которых является описанием ка­кой-либо функции, действия или работы (activity).

На рисунке 5 представлена диаграмма IDEF0 верхнего уровня декомпозиции бизнес-процесса«жизненный цикл ХТС».

Рисунок 5 – IDEF0 – диаграмма верхнего уровня декомпозиции бизнес-процесса «жизненный цикл ХТС»

Диаграмма обладает рядом свойств, характерных для предметной области «моделирование бизнес-процессов объектов химической технологии»:

– структурная схема диаграммы остается постоянной на всех этапах жизненного цикла ХТС с фиксированным списком информационных объектов, используемых в модели;

–так как все функции в диаграмме IDEF0 верхнего уровня декомпозиции являются самостоятельными бизнес-процессами, для каждой из них составляется список действий в соответствие с назначением бизнес-процесса, подразделениями организации, выполняемыми ими задачами и этапом жизненного цикла ХТС;

– список идентификаторов параметров ХТС, определяющих результаты бизнес-процессов, остаётся постоянным при изменении их значений;

– каждая функция диаграммы представляет собой бизнес-процесс, для описания которого используется структурная или логико-математическая модель.

Рассмотрим далее последовательность операций и взаимосвязь функций диаграммы IDEF0 верхнего уровня бизнес процесса «жизненный цикл ХТС»

Функция «планирование производства».

Назначение функции.

Формирование плана производства целевого продукта в соответствии с требованиями заказчика или разработка технического задания на проектирование или модернизацию ХТС.

Цель функции.

Планирование деятельности ХТС, включающей:

– показатели готовой продукции и расчет производительности ХТС для решения задач анализа эффективности ХТС;

– производственное задание на выпуск готовой продукции или технического задания на проектирование ХТС;

– рекомендации по результатам маркетинговых исследований.

Структура выходного объекта.

Основная информация:

– данные заказа;

–информация о выпускаемой продукции (наименование, качество, объем производства, смета);

– производственное задание (сроки, смета, ограничения);

Дополнительная информация:

– рекомендации по результатам маркетинговых исследований;

–план модернизации и реижиниринга ХТС (при решении задач стратегического управления).

Действия, входящие в функцию.

Анализ содержания заявки (заказа) на выпуск целевых продуктов ХТС.

Определение ассортимента и качества готовой продукции.

Расчет производительности ХТС в целом и по компонентам (продукты и отходы)

Сметные и финансовые расчеты

Формирование производственного задания

Маркетинг ХТС

Стратегическое планирование ХТС

Входная информация.

Данные заказа (целесообразно использование шаблона).

Информационное обеспечение функции: – базы данных по постоянным компонентам ХТС, включающих вещества, материалы, конструкции и т.д.; – шаблоны документов; – база знаний ХТС в виде библиотеки продукционных правил; – нормативные показатели для вспомогательных процессов функции (финансы, право, маркетинг…).

Технологический регламент и данные мониторинга (для действующих ХТС).

Информация об участниках функции бизнес-процесса.

Внешние данные.

Алгоритмы управления функцией модели.

Экспертная система «Действия владельца процесса».

Методики планирования выпуска продукции.

Алгоритмы расчета балансов ХТС.

Методики корректировки производственного задания.

Алгоритмы маркетинговых исследований, адаптированные для ХТС.

Алгоритмы стратегического планирования ХТС.

Функция «обеспечение управления».

Назначение функции.

Формирование производственной программы, включающей график организационных мероприятий и определение показателей, обеспечивающих выполнение плана функционирования ХТС

Цель функции.

Формирование программы организации работы ХТС, включающей:

– график выполнения работ;

– план финансового обеспечения работ;

– контрольные показатели производственных процессов;

– планы организационного обеспечения ХТС (ремонт и обслуживание, логистика, план мониторинга и научно-исследовательских работ)

Структура выходного объекта.

Основная информация:

– результаты функции «планирование производства»;

–производственная программа, включающая график выполнения работ, финансирование и контрольные показатели.

Дополнительная информация:

– характеристики организационного обеспечения процесса;

– планы реинжиниринга подсистемы организационного обеспечения процесса

Действия, входящие в функцию.

Разработка и корректировка производственной программы.

Технологический анализ химико-технологической системы.

Логистический анализ ХТС.

Сметные и финансовые расчеты.

Формирование календарного плана и графика выполнения работ.

Формирование массива контрольных показателей ХТС.

Входная информация.

Производственное задание.

Ресурсы обеспечивающих процессов ХТС: постоянные и изменяемые.

Информационное обеспечение функции: – базы данных по постоянным компонентам ХТС, включающих вещества, материалы, конструкции и т.д.; – шаблоны документов; – база знаний ХТС в виде библиотеки продукционных правил; – нормативные показатели для вспомогательных процессов функции (финансы, право, маркетинг…).

Технологический регламент и данные мониторинга (для действующих ХТС).

Информация об участниках функции бизнес-процесса.

Внешние данные.

Алгоритмы управления функцией модели.

Экспертная система «Действия владельца процесса».

Методики формирования производственной программы.

Алгоритмы расчета балансов ХТС.

Методики корректировки производственной программы.

Алгоритмы анализа и расчета обеспечивающих процессов ХТС (финансирование, логистика, мониторинг и т.д.).

Методики формирования управленческих решений.

Функция «обеспечение производства».

Назначение функции.

Формирование ресурсов производственного обеспечения ХТС, включающего данные обеспечения материальными, энергетическими, трудовыми ресурсами и расходными материалами в соответствие с производственной программой ХТС.

Цель функции.

Разработка производственного обеспечения работы ХТС, включающего:

–объемы и график поступления производственных ресурсов ХТС;

– объемы корректирующих производственных ресурсов;

– контрольные показатели обеспеченности ресурсами;

– планы производственного обеспечения ХТС.

Структура выходного объекта.

Основная информация:

– результаты функции «планирование производства»;

– объем, график поступления и распределение производственных ресурсов ХТС.

Дополнительная информация:

– характеристики производственного обеспечения процесса;

– планы реинжиниринга подсистемы производственного обеспечения процесса

Действия, входящие в функцию.

Разработка и корректировка программы производственного обеспечения ХТС

Технологический анализ химико-технологической системы.

Сметные и финансовые расчеты.

Формирование массива контрольных показателей оценки использования производственных ресурсов ХТС.

Входная информация.

Производственная программа.

Ресурсы производственного обеспечения процессов ХТС: постоянные и изменяемые.

Информационное обеспечение функции: – базы данных по постоянным компонентам ХТС, включающих вещества, материалы, конструкции и т.д.; – шаблоны документов; – база знаний ХТС в виде библиотеки продукционных правил; – нормативные показатели для процессов функции (расходные нормы, требования законодательства, финансовые показатели и т.д. ).

Технологический регламент и данные мониторинга (для действующих ХТС).

Информация об участниках функции бизнес-процесса.

Внешние данные.

Алгоритмы управления функцией модели.

Экспертная система «Действия владельца процесса».

Методики формирования программы обеспечения производственными ресурсами.

Алгоритмы расчета балансов ХТС.

Методики корректировки объемов и распределения производственных ресурсов.

Алгоритмы разработки управляющих воздействий для оперативного управления ХТС.

Методики формирования управленческих решений.

Функция «производство».

Назначение функции.

Организация производственного процесса химико-технологической системы

Цель функции.

Формирование и контроль программы выпуска целевого продукта ХТС, включающей:

– эксплуатационные показатели ХТС;

– параметры организации и управления производственным процессом;

–данные мониторинга и архивирование информация о производственном процессе;

– планы повышения эффективности производства.

Структура выходного объекта.

Основная информация:

– показатели производственного процесса;

– информация об управляющих воздействиях на производственный процесс.

Дополнительная информация:

– характеристики производственного процесса и рекомендации по результатам мониторинга ХТС

Действия, входящие в функцию.

Мониторинг, расчет и контроль производственных показателей ХТС

Технологический анализ химико-технологической системы.

Определение характеристик выпускаемой целевой продукции.

Проектирование ХТС.

Входная информация.

Производственная программа.

Ресурсы производственного обеспечения процессов ХТС.

Информационное обеспечение функции: – базы данных по постоянным компонентам ХТС, включающих вещества, материалы, конструкции и т.д.; – шаблоны документов; – база знаний ХТС в виде библиотеки продукционных правил; – нормативные показатели для процессов функции (расходные нормы, требования СНиП и техники безопасности, требования законодательства и т.д.).

Технологический регламент и данные мониторинга (для действующих ХТС).

Информация об участниках функции бизнес-процесса.

Внешние данные.

Алгоритмы управления функцией модели.

Экспертная система «Действия владельца процесса».

Алгоритмы расчета балансов ХТС.

Методики управления и корректировки хода производственного процесса и контроля качества готовой продукции.

Алгоритмы разработки управляющих воздействий для оперативного управления ХТС

Методики формирования управленческих решений.

Функция «контроль качества, сбыт».

Назначение функции.

Организация сбыта продукции ХТС

Цель функции.

Формирование программы реализации готовой продукции, включающей:

– результаты анализа и расчета показателей сбыта готовой продукции, разработка плана продаж;

– параметры организации и управления контролем качества продукции ХТС;

– данные мониторинга и архивирование информация о сбыте готовой продукции;

– планы менеджмента сбыта готовой продукции.

Структура выходного объекта.

Основная информация:

– показатели сбыта готовой продукции ХТС;

– информация о качественных характеристиках готовой продукции.

Дополнительная информация:

– характеристики процесса сбыта готовой продукции и рекомендации по повышению её эффективности.

Действия, входящие в функцию.

Мониторинг, расчет и контроль производственных и сбытовых показателей ХТС

Менеджмент сбыта

Определение характеристик выпускаемой целевой продукции.

Контроль качества готовой продукции ХТС

Сметные и финансовые расчеты.

Формирование массива контрольных показателей оценки качества готовой продукции.

Входная информация.

Результаты производственных процессов.

Информационное обеспечение функции: – базы данных по постоянным компонентам ХТС, включающих вещества, материалы, конструкции и т.д.; – шаблоны документов; – база знаний ХТС в виде библиотеки продукционных правил; – нормативные показатели для процессов функции (стандарты и технические условия, расходные нормы, нормативные показатели по хранению продукции, требования законодательства и т.д. ).

Технологический регламент и данные мониторинга (для действующих ХТС).

Информация об участниках функции бизнес-процесса.

Внешние данные.

Алгоритмы управления функцией модели.

Экспертная система «Действия владельца процесса».

Алгоритмы расчета балансов ХТС.

Методики управления процессами сбыта готовой продукции.

Методики формирования управленческих решений.

Выходной объект организационно-технологической модели бизнес-процесса «жизненный цикл ХТС» объединяет выходные данные всех функций бизнес процесса и позволяет проанализировать все стадии функционирования ХТС на всех этапах жизненного цикла существования системы. Структура выходного документа должна иметь заданную форму, включающую представленные в таблице 1 основные разделы. Причем, в зависимости от решаемой задачи список используемых параметров по разделам может изменяться.

На начальном этапе анализа модели форма содержит только заголовки соответствующих разделов и заполняемые поля. В качестве значений полей могут использоваться как значения параметров, так и ссылки на документы, рисунки, сайты.

Далее в зависимости от этапа жизненного цикла ХТС с использованием организационно-технологической модели процесса происходит заполнение полей формы. При этом допускается отсутствие значений в полях таблицы. Так, на этапе проектирования ХТС полностью формируется раздел «технологический регламент» и возможно заполнение полей ряда других разделов, если их заполнение связано с использованием логико-математических моделей функций бизнес-процесса. При этом большая часть эксплуатационных характеристик еще неизвестна, и значения этих полей в форме отсутствуют.

При рассмотрении действий и алгоритмов управления, выполняемых в составе разных функций бизнес-процесса «жизненный цикл ХТС», можно заметить наличие одних и тех же действий (например, «сметные и финансовые расчеты»), или процедур (например,«формирование…»или«планирование…»). Классификация действий и процедур, которые можно представить как самостоятельные бизнес-процессы, позволит унифицировать описание процедур функции, снизить размерность решаемой задачи и использовать принципы объектно-ориентированного программирования.