Прикладные аспекты имитационного моделирования. Учебное пособие

4.5. Моделирование и анализ бизнес-процессов

Повышение эффективности бизнес-процессов стали рассматривать за счёт их интеграции. Например, интеграция процесса разработки изделия и вывода его на рынок или процесса сбыта, снабжения и обслуживания клиентов и т.п.

Основой моделирования бизнес-процессов является его описание с помощью элементов процесса, таких как действия, данные, события, материалы и т.п. Обычно описываются логические связи элементов процесса в рамках организации, но могут включаться и внешние к организации процессы или системы.

Моделирование даёт возможность понять функционирования организации и выполнить её анализ. При этом широко используется подход, когда модели представлены в разных аспектах и уровнях управления.

Моделирование бизнес-процессов, как и моделирование большинства других процессов, имеет с ними практически общие цели:

•описать процесс и, используя инструменты моделирования, изучить развитие процесса в динамике и повысить его эффективность;

•нормировать процесс, т.е. моделирование задает правила или требования к выполнению процессов, а при их выполнении в моделях повысить производительность процессов; установить взаимосвязи в процессах.

Стадии моделирования бизнес-процессов. Обобщённая цель мо-

делирования бизнес-процессов в их улучшении, а достижение этой цели связано с последовательным выполнением следующих стадий:

•построение исходной модели. На этой стадии фиксируются границы процесса, его основные элементы и данные о работе процесса. На основании этой информации формируется исходная модель процесса, которая обычно носит приближённый характер;

•уточнение исходной модели, где проверяется непротиворечивость действий в процессе, уточняются связи элементов и необходимость внесения изменений в процесс. На основании этой информации формируется окончательный вариант исходной модели, которая отражает существующее состояние процесса;

•разработка «желаемой» модели связана с анализом исходной модели и с целью отражения «желаемого» процесса в будущем с учётом внесения необходимых изменений;

71

4.Прикладные аспекты имитационного моделирования

•тестирование «желаемой» модели связано с её всесторонней апробацией и проведением работ по внедрению модели в эксплуатацию;

•улучшение модели. Эта стадия моделирования характеризуется постоянным улучшением процессов и моделей в ходе эксплуатации ПО.

Взависимости от того, какие задачи решаются с помощью такого инструмента, как моделирование бизнес-процессов, разработаны виды моделирования, основным назначением которых является степень учёта тех или иных воздействий на моделируемый процесс. Поэтому каждый вид моделирования ориентирован на характеристики исследуемого процесса. В связи с этим выделяются следующие виды моделирования:

1.Функциональное, особенность которого состоит в описании процессов как взаимосвязанных функций. При этом требования по соблюдению их временной последовательности, существующей в реальных процессах, не важны.

2.Объектное, особенность которого состоит в представлении процессов взаимодействующими объектами (производственными предметами), которые преобразуются в процессе.

3.Имитационное, которое ориентировано на исследование развития процессов во времени с возможными изменениями внешних и внутренних условий.

Существование нескольких видов моделирования объясняется стремлением акцентироваться на отдельных характеристиках моделируемого процесса или на их ограниченном количестве и тем самым упростить разработку. Вместе с тем в рамках отдельного процесса допускается использование разных видов моделирования.

Выполняя исследовательские и проектные работы в сфере моделирования бизнес-процессов, разработчики ПО стараются соблюдать определённые принципы, позволяющие реализовать, по крайней мере, две полезные возможности:

•разрабатывать идентичные процессам модели;

•представлять параметры процессов, обеспечивающие взаимосвязь компонентов внутри модели и относительную независимость моделей между собой.

Среди таких принципов основными являются:

•принцип декомпозиции, позволяющий представлять процессы в виде иерархической структуры элементов;

72

4.5.Моделирование и анализ бизнес-процессов

•принцип сфокусированности рекомендует выделять ключевые параметры процесса и тем самым ограничивать степень его детализации;

•принцип документирования предусматривает формализацию и фиксацию в модели элементов процесса;

•принцип непротиворечивости предусматривает однозначность толкования элементов модели процесса и их взаимную непротиворечивость;

•принцип полноты и достаточности означает оценку влияния элемента модели на процесс и целесообразность его включения в модель.

Методы моделирования бизнес-процессов. В настоящее время таких методов много, а их разнообразие связано с использованием в разных видах моделирования, отражающих те или иные аспекты процесса.

Обычно применяют следующие методы, основанные на применении:

•диаграмм потока работ – графический метод представления элементов процесса специальными символами, что позволяет визуализировать последовательность действий процесса;

•диаграмм потока данных – метод отображения связи операций в процессе посредством информации (данных), который позволяет представить процесс в виде логических уровней с разной степенью детализации. Этот метод отражает движение информации в процессе от входа до выхода, а также её изменение и хранение;

•диаграмм ролей – метод ролевого представления процесса, особенность которого состоит в том, что роли – это абстрактные элементы с организационными функциями, что позволяет диаграммой отразить «вклад» каждой роли в протекание процесса;

•сетей Петри – метод для динамического моделирования поведения процесса, в котором его модель отображается графом, где вершины – действия процесса, а дуги – события, переводящие процесс в новое состояние.

Кроме перечисленных методов известны и другие. Например,

IDEF (Integrated Definition for Function Modeling) или UML (Unified Modeling Language) – объектно-ориентированный метод моделирования процессов.

Многие из перечисленных методов реализованы в виде ПО поддержки моделирования и анализа бизнес-процессов. Ниже кратко рассмотрены примеры такого ПО, которое представляет CASE-средства моделирования процессов.

73

4. Прикладные аспекты имитационного моделирования

CASE-средства (Computer Aided Software Engineering) – инстру-

менты для разработки автоматизированных систем различного назначения и программного обеспечения. CASE-средства используются для экономии времени, затрат и повышения качества разрабатываемых программных систем. Эти средства позволяют описывать модели бизнес-процессов, используя при этом диаграммы, схемы, графы и таблицы. При этом отмечаются важные характеристики CASE-средств, среди которых такие, как:

•наличие графического интерфейса, что позволяет отображать про-

цессы в виде схем и получать обозримую структуру компонентов модели;

•наличие репозитория, т.е. базы данных, содержащей описание всех элементов процессов и связей между ними;

•гибкость применения, что позволяет представлять различные варианты бизнес-процессов, ориентированные на те или иные аспекты деятельности предприятия;

•обеспечение коллективной работы, что даёт возможность управ-

лять вносимыми в модели изменениями за счёт их своевременной модификации при коллективном доступе;

•прототипирование, позволяющее ещё на ранних стадиях изменения процессов установить соответствие процесса требованиям.

Вкачестве примеров приведём несколько популярных и развитых CASE-средств, использующихся в моделировании бизнес-процессов.

ERwin. Представляет один из пакетов моделирования бизнеспроцессов, в котором модели данных легко понимаются как аналитиками, так и разработчиками систем. Пакет имеет следующие возможности:

•графическое представление структур данных, что обеспечивает-

ся графическими средствами пакета в автоматическом режиме с представлением всей структуры данных;

•применение стандартных элементов, что позволяет работать с типовыми моделями, за счёт чего увеличивается эффективность работы и не допускается дублирование информации;

•контроль моделей данных и баз данных, что позволяет выполнить сравнение и синхронизацию в автоматическом режиме элементов бизнес процессов с элементами базы данных;

74

4.5.Моделирование и анализ бизнес-процессов

•интеграция с другими средствами моделирования, что обеспечи-

вает экспорт/импорт моделей и обмен моделями с другими CASE-сред- ствами моделирования.

BPwin. CASE-средство, поддерживающее разработку информационных систем и позволяющее выполнять анализ, моделировать действия в процессах, определять их последовательность и требуемые ресурсы, а также проводить документирование и улучшение бизнес-процессов.

Среди важных возможностей пакета отметим следующие:

•моделирование с использованием нескольких стандартов, что предоставляет возможность подробного анализа процессов;

•выполнение имитационного моделирования, что даёт возможность отслеживать изменение процессов во времени;

•документирование моделей, позволяющее связать модели с документами, регламентирующими процесс, и обращаться к ним непосредственно из среды моделирования.

Rational Rose. Является CASE-средством разработки систем управления предприятиями, которое также используется для анализа и моделирования бизнес-процессов. В пакете применён объектно-ориенти- рованный подход, а инструментарий моделирования обеспечивает создание единой архитектуры процессов предприятия.

Современные версии пакета предоставляют широкие возможности по моделированию бизнес процессов, среди которых следующие:

•поддержка объектного моделирования, что приближает модели процессов к требованиям бизнеса и упрощает их вид;

•структурное представление элементов, т.е. графической струк-

турой, наглядно и удобно отображающей их состав и взаимосвязи;

•интеграция моделей, что допускает объединение моделей бизнес процесса, приложений и данных;

•интеграция с программными продуктами, что позволяет расши-

рить возможности моделирования и анализа бизнес-процессов за счёт интеграции с другими пакетами, например Microsoft Visual Studio;

•открытая архитектура, что обеспечивает расширение инструментария Rational Rose за счёт новых функций и возможностей.

75

4. Прикладные аспекты имитационного моделирования

Business Studio. Представляет систему моделирования бизнесархитектуры организации и решает задачи моделирования и оптимизации бизнес-процессов, а также поддерживает проектную деятельность по внедрению информационных систем.

ARIS. Позиционируется как один из популярных и эффективных пакетов моделирования бизнес-процессов. На современном этапе является развитой платформой оптимизации бизнес-процессов, включающей более десятка программных продуктов различного назначения.

Контрольные вопросы

1.Перечислите стадии моделирования бизнес-процессов и их характерные особенности.

2.В чём особенность функционального вида моделирования?

3.В чём особенность объектного вида моделирования?

4.В чём особенность имитационного вида моделирования?

5.Приведите основные принципы разработки ПО моделирования.

6.Перечислите исходные данные и результаты моделирования логистической системы.

7.Приведите основные достоинства имитационного моделирования.

8.Поясните смысл моделей внутренней и внешней логистики.

9.С помощью каких современных пакетов имитационного моделирования разрабатываются модели сетей поставок?

10.Какие типовые задачи горнодобывающей отрасли решаются программными средствами моделирования компании АnyLogic?

11.Какие проблемы для горнодобывающего предприятия решают программные продукты компании RPMGlobal?

12.Перечислите мировые тенденции развития инструментов имитационного моделирования.

13.Почему имитационное моделирование в промышленном производстве имеет широкое применение?

14.Приведите общие преимущества имитационного моделирования производственных систем.

15.Приведите группы языковых инструментов, которые использовались или используются при разработке имитационных моделей.

76

Контрольные вопросы

16.Перечислите современные популярные программные инструменты моделирования.

17.Какие факторы в основном влияют на популярность пакета?

18.Приведите категории ЭА по назначению.

19.Что является характерной особенностью видов ЭА?

20.Перечислите виды ЭА.

21.Приведите категории ЭА в зависимости от объекта её установки.

22.Раскройте понятия механических, климатических и радиационных дестабилизирующих факторов.

23.Перечислите основные задачи системотехнического уровня проектирования ЭА.

24.Какой математический аппарат используется на системотехническом уровне проектирования ЭА?

25.Перечислите основные задачи схемотехнического уровня проектирования ЭА.

26.Какой математический аппарат используется на схемотехническом уровне проектирования ЭА?

27.Перечислите основные задачи конструкторского уровня проектирования ЭА.

28.Какой математический аппарат используется на конструкторском уровне проектирования ЭА?

77

5. Современные средства моделирования

ARIS Toolset имеет большую библиотеку стандартных объектов для описания бизнес-процессов и мощный визуальный инструментарий для обеспечения их наглядности. Реализован механизм работы с разными типами моделей в пределах одного репозитория, что обеспечивается за счёт применения процедуры декомпозиции объектов. Поэтому становится доступным описание разных организаций с помощью иерархии моделей.

Впервые семейство программных продуктов ARIS появилось в 1994 г., а с 2009 г. появилась бесплатная версия инструмента – ARIS Express. В 2010 г. вышла её облачная версия.

Программные продукты ARIS предоставляют инструментарий для создания аналитических отчётов, нормативных документов, новых моделей.

К основным недостаткам ARIS можно отнести сложность его освоения, и высокую стоимость. К достоинству – относительно не высокие требования к аппаратному и программному обеспечению.

ITHINK

Разработчик: Isee systems Inc., Lebanon, NH, США. Сайт: http://www.iseesystems.com/

Isee systems – ведущий разработчик и производитель программного обеспечения для системного мышления и динамического моделирования. Компания isee systems основана в 1985 г.

Пакет Ithink – продвинутый программный продукт как для дискретного, так и для непрерывного моделирования. Он является объектноориентированным пакетом программ для высокоуровневого анализа сложных систем в управлении, бизнесе, финансах и т.п.

Пакет ITHINK позволяет выполнить моделирование полного цикла функционирования предприятия. Пакет также может использоваться и в сфере транспортных сетей различного назначения (вода, газ и др.).

В процессе разработки модели объекты и их взаимосвязи отображаются на экране стандартными блоками с ориентированными связями. При этом ориентация связей фиксирует направление соответствующих потоков. При графическом редактировании модели автоматически вносятся изменения в её программу и алгоритм. За счёт этого возникает эффект визуального моделирования.

Пакет предоставляет возможность решения таких задач как:

79

5.Современные средства моделирования

•создание сложных моделей за счёт композиции простых моделей;

•исследование взаимодействия элементов с целью описания системы на поведенческом уровне;

•разработка процедур для определения статистических оценок и качественных характеристик;

•создание тестов с целью анализа нестандартных ситуаций пове-

дения.

Пакет предоставляет возможность тестирования чувствительности модели, меняя входные параметры.

Powersim Studio

Производитель: Powersim Software AS, Норвегия.

Сайт:http://www.powersim.com

Компания Powersim Software AS расположена в Бергене и занимает ведущие позиции в области создания программных продуктов для бизнеспроцессов и стратегического моделирования. Основной продукт компании – высококачественные имитационные модели.

Пакет PowerSim создан на базе методологии методов системной динамики. Используется как приложение в системах SAP, SEM, BPS, так

ив автономном варианте. Пакет содержит следующий инструментарий:

•создания динамических и статических моделей;

•моделирования дискретных и непрерывных процессов;

•визуального программирования;

•анализа рисков и оптимизации бизнес-процессов;

•визуализации результатов в виде графиков, таблиц, гистограмм;

•иерархической разработки программ и записи алгоритмов на встроенном языке Visual Basic;

•разработки и интеграции программного обеспечения;

•организации связи модели с системами типа Oracle, SQL и дру-

гими.

Модели PowerSim Studio могут экспортироваться в другие информационные системы с целью:

•формирования унифицированных моделей предприятия;

•расчёта показателей предприятия;

•оценки эффективности управляющих воздействий;

80