Исследование и разработка средств автоматизации функционального проектирования бизнес-процессов

Актуальность проблемы. Бизнес как вид деятельности чрезвычайно разнообразен и широко распространен. Главная цель бизнеса — увеличение собственных средств, достигается путем такой организации бизнеса, при которой собственные средства увеличиваются за счет окружения. Эффективность бизнеса зависит от качества управления, в основе которого лежит модель бизнеса как объекта управления. От того, насколько адекватно и точно эта модель описывает бизнес, зависит качество управления и эффективность бизнеса в целом.

В последнее время в мировой экономике произошли события, которые определили переход к постиндустриальной экономике — укрепление глобальной экономики и преобразование индустриальной экономики в экономику обслуживания, ориентированную на удовлетворение потребности конкретных клиентов. Эти события сопровождались переходом от сосредоточенного бизнеса к распределенному и увеличением ' роли информации. Постиндустриальная экономика XXI века определяется как «глобальная распределенная экономика обслуживания, основанная на знаниях и информации».

Переход к постиндустриальной экономике выдвинул ряд новых требований к управлению бизнесом. В 90-х годах в области управления бизнесом сформировался новый подход, получивший название «инженерии бизнеса», в основу которого положен «взгляд на построение компании как на инженерную деятельность». Этот подход интенсивно развивается в рамках таких ровременных концепций управления бизнесом как контроллинг, реинжиниринг бизнес-процессов (БПР) и информационные системы менеджмента (ИСМ). В инженерии бизнеса «компания рассматривается как нечто, что может быть построено, спроектировано или перепроектировано в соответствии с инженерными принципами». Повышенное внимание к «инженерии бизнеса» обусловлено тем, что эта концепция может обеспечить «кардинальное повышение эффективности бизнеса». Полученные результаты подтвердили, что перепроектирование традиционных структур предприятий обеспечивает повышение эффективности бизнеса в несколько раз. Эффект достигается на Основе управления по результатам, которое выполняют для завершенных циклов бизнеса, заканчивающихся созданием и реализацией продукции. Такие бизнес-циклы, получившие название «бизнес-процессов», в постиндустриальной экономике рассматриваются как основная форма описания функциональных компонентов бизнеса.

Эффект кардинального повышения эффективности бизнес-процессов обусловил повышенный интерес к автоматизации проектирования и перепроектирования бизнеса, в конечном счете — к созданию и внедрению САПР бизнес-процессов. В развитии САПР И. П. Норенков выделяет три основных стадии: — решение задач на ЭВМразработка математического обеспечениясоздание и внедрение САПР. С точки зрения развития САПР инженерия бизнеса прошла первую стадию развития и вышла на вторую. Вторая стадия развития САПР в инженерии бизнеса связана с разработкой математических моделей, методов и алгоритмов, в достаточной степени учитывающих возможности ЭВМ и позволяющих достичь новых рубежей в универсальности, точности и степени оптимальности полученных результатов. Решающую роль на этой стадии играет универсализация проектных задач на основе единых формализованных подходов к получению функциональных математических моделей (ММ).

В функциональном проектировании бизнеса принято выделять четыре горизонтальных уровня описания ММ, которые называют бизнес-системами, бизнес-компонентами, бизнес-элементами и бизнес-операциями. Требованию универсальности удовлетворяют, в относительной степени, модели только Нижнего операционного уровня, используемые в учетных операциях, для остальных уровней имеют место разнообразные конкретные описания отдельных фрагментов. Соответственно, автоматизацией охвачены, в основном, учетные системы, основанные на операциях, что выражено в автоматизированных системах учета различного назначения. Математическое обеспечение операционного описания бизнеса, оказалось недостаточным для проектирования бизнес-процессов. В современной литературе по проектированию экономических систем такой компонент как математическое обеспечение практически отсутствует. В целом отмечается, что проблематика функционального моделирования бизнеса выявлена весьма слабо.

Достижения в области создания единых формализованных подходов к математическому моделированию бизнес-процессов, полученные в последнее время в ИГТМЭ АН Украины под руководством академика Г. Н. Маслакова, позволяют приступить ко второй и третьей стадиям развития САПР инженерии бизнеса. На второй стадии развития САПР проблема функционального Проектирования бизнес-систем состоит в формировании универсальных математических моделей функциональных элементов, компонентов, систем и унифицированных проектных процедур для всех уровней описания бизнеса. Полученные здесь методы и средства функционального проектирования бизнеса позволят приступить к третьей стадии развития САПР — решению проблемы формирования архитектуры и информационных компонентов систем автоматизированного функционального проектирования бизнес-процессов.

Цель диссертационной работы заключается в исследовании математического обеспечения функционального проектирования бизнеса, разработке универсальных математических моделей и унифицированных проектных процедур для всех уровней описания бизнеса, а также в исследовании и разработке на основе полученного математического обеспечения средств автоматизации функционального проектирования бизнес-систем, практическое использование которых обеспечивает кардинальное повышения эффективности бизнеса.

Задачи исследований. Сформулированная цель предопределяет следующие задачи исследований:

1. Анализ проблем и определение методов функционального проектирования бизнес-процессов.

2. Формирование и исследование универсальных непрерывных и дискретных .1 бизнес-элементов на макроуровне.

3. Исследование и разработка универсальных бизнес-компонентов на макроуровне.

4. Исследование и разработка бизнес-систем на метауров’не.

5. Формирование и исследование унифицированных процедур функционального проектирования бизнес-систем.

6. Исследование и разработка архитектуры и информационных компонентов систем автоматизированного функционального проектирования бизнес-процессов.

Основные методы исследований. Для решения поставленных задач в качестве основных методов исследований применялась методология САПР, методы теории систем, функционального моделирования и проектирования, объектно-ориентированного проектирования, переменных состояния, а также. принципы, методы и средства информационный технологий.

Научная новизна.

1. Исследованы и разработаны функциональные бизнес-элементы, моделирующие бизнес-задачи на макроуровне в форме бизнес-процессов. Для функционального моделирования бизнес-задач определено пространство фазовых переменных, в котором, на основе метода прямой аналогии, сформирован эквивалентный ЛЬС-базис, составлены элементные и топологические уравнения, обосновано использование универсального бизнес-элемента — акселератора. В функциональной модели бизнес-задач выявлен эффект параметризации фазовой переменной.

2. Предложен принцип универсальной передаточной функции бизнес-элементов, который позволяет получать передаточные функции функциональных звеньев и схем на основе метода приведения входных.

I воздействий.

3. Исследованы и разработаны функциональные модели бизнес-компонентов, определены компонентные и топологические уравнения универсального бизнес-компонента. В общем виде решена задача статического анализа состояний бизнес-компонентов.

4. Определена функциональная архитектура бизнес-системы на метауровне, сформулированы унифицированные проектные процедуры. Для построения свернутых макромоделей бизнес-систем использован метод приведения бизнес-систем к эквивалентному бизнес-компоненту. Установлено, что расчетные формулы, широко используемые в практике бизнеса, являются частными случаями функциональных моделей.

5. Исследованы и разработаны принципы архитектуры и информационных компонентов систем автоматизированного функционального проектирования бизнес-процессов (САПР БП) на основе трехслойной структуры информационных приложений. Обоснована универсальность БП-процессора, который обеспечивает все процедуры преобразования исходных данных на всех уровнях иерархии функциональной структуры бизнес-систем. Показана целесообразность объектно-ориентированного проектирования САПР БП.

Практическая ценность работы. Значение результатов диссертационной работы для практики заключается в следующем:

1. Использование методов функционального проектирования бизнес-систем снижает степень неопределенности и риска при перепроектировании бизнес-систем и повышает вероятность достижения цели, связанной с повышением эффективности бизнеса.

2. Методы функционального моделирования обеспечивают применение объектно-ориентированного проектирования и САБЕ-технологий и таким образом способствуют повышению уровня автоматизации при создании программных систем для бизнеса.

3. Применение САПР бизнес-процессов обеспечивает существенное повышение эффективности и качества проектирования и перепроектирования бизнес-систем.

4. Использование методов функционального моделирования бизнес-систем в ИСМ обеспечивает повышение качества управления за счет адекватности информации, представляемой на высшие уровни управления.

5. Применение методов функционального проектирования и САПР бизнес-процессов в учебном процессе обеспечивает повышение эффективности обучения в области управления бизнесом.

Реализация результатов работы. Научные и практические результаты диссертационной работы использованы при разработке программных средств для САПР БП и ИСМ. САПР БП выполнена как объектно-ориентированная программная система. Принципы построения САПР БП использованы при создании интегрированной информационной системы управления бизнес-процессами. Результаты работы реализованы также в методиках анализа бизнес-процессов и в учебной САПР БП, которая используется в учебном процессе ВУЗов.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 5 научных конференциях. ,.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, приложения и списка литературы, включающего 99 наименований. Работа изложена на 130 страницах машинописного текста и содержит 9 рисунков и 3 таблицы.

Основные выводы и результаты работы.

Проведенные исследования и выполненная практическая работа позволили. получить следующие выводы и результаты.

1 .Анализ методов и средств автоматизации проектирования бизнеса выявил, что используемые здесь математические модели не удовлетворяют требованиям адекватности. Сформулирована проблема функционального проектирования бизнес-систем, которая состоит в формировании универсальных функциональных моделей бизнес-элементов и унифицированных процедур проектирования бизнес-систем. Определены основные задачи и методы исследований математического обеспечения и средств автоматизации функционального проектирования бизнес-задач в форме бизнес-процессов.

2. Для функционального моделирования бизнес-задач определено пространство фазовых переменных, в котором, на основе метода прямой аналогии, сформирован эквивалентный КЬС-базис, составлены элементные и топологические уравнения, обосновано использование универсального бизнес-элемента — акселератора. В функциональной модели бизнес-задач выявлен эффект параметризации фазовой переменной. Определены принципы функционального моделирования бизнес-задач. Сформулировано уравнение акселератора, который рассматривается как универсальный элемент для функционального моделирования бизнес-систем.

3.Исследованы свойства непрерывных и дискретных функций акселератора, моделирующего бизнес-задачи на макроуровне. Предложен принцип универсальной передаточной функции бизнес-элементов, который позволяет получать передаточные функции функциональных звеньев и схем на основе метода приведения входных воздействий к эквивалентному интегральному значению. Получены и исследованы непрерывные и дискретные передаточные функции, а также законы композиции функциональных схем. Оценены адекватность и точность функциональных ММ, показана связь функций акселератора с эмпирическими выражениями, широко используемыми в практических расчетах бизнеса.

4.Исследованы и разработаны функциональные модели бизнес-компонентов, определены компонентные и топологические уравнения универсального бизнес-компонента, составлены уравнения взаимодействия бизнес-элементов. В общем виде решена задача статического анализа состояний бизнес-компонентов. Определена функциональная архитектура бизнес-системы на метауровне, сформулированы унифицированные проектные процедуры анализа и синтеза бизнес-систем. Для построения макромоделей бизнес-систем использован метод приведения к эквивалентному бизнес-компоненту.

5.Исследованы и разработаны принципы архитектуры и информационных компонентов САПР БП. Обоснована универсальность БП-процессора, который обеспечивает все процедуры преобразования исходных данных на всех уровнях иерархии функциональной структуры бизнес-систем. Показана целесообразность объектно-ориентированного проектирования САПР БП. Разработанные принципы реализованы в объектно-ориентированной программной системе — САПР «В .Pro.». Полное структурно-временное пространство «В.Рго.» для описания бизнес-системы содержит около ста миллионов упорядоченных информационных ячеек. Принципы САПР БП использованы для создания интегрированной информационной системы управления бизнес-процессами.