Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ проблем организации и управления обработкой данных в системе управления машиностроительным предприятием 9
1.1 Анализ существующих проблем организации и управления обработкой данных в системе управления предприятием 9
1.2 Обзор существующих методов и средств решения проблем организации и управления обработкой данных в системе управления предприятием 13
1.3 Методика идентификации бизнес-процессов системы управления предприятием 24
1.4 Формирование требований к инструментальным программнымсредствам для разработки и сопровождения организационно-функциональной модели предприятия 30
ВЫВОДЫ ПО ПЕРВОЙ ГЛАВЕ 38
ГЛАВА 2. Разработка методики формирования организационно-функциональной модели на основе объектно-ориентированного подхода 40
2.1 Особенности использования объектно-ориентированного подхода при формировании организационно-функциональной модели предприятия 40
2.2 Структура организационно-функциональной модели 42
2.3 Формирование подхода к определению ключевых классов и объектов предметной области, их свойств и поведения 50
2.4 Разработка нотации для графического отображения диаграмм бизнес-процессов и организационной структуры 56
2.5 Описание бизнес-процессов с использованием объектно-ориентированного подхода на примере фрагмента организационно-функциональной модели предприятия 67
ВЫВОДЫ ПО ВТОРОЙ ГЛАВЕ 71
ГЛАВА 3. Разработка подхода к определению иерархической структуры распределения ответственности за бизнес-процессы предприятия 72
3.1 Актуальность задачи формирования иерархической структуры распределения ответственности за бизнес-процессы 72
3.2 Формирование подхода к распределению ответственности за бизнес-процессы предприятия 77
3.3 Пример решения задачи назначения ответственных за функции бизнес-процесса 87
ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ 99
ГЛАВА 4. Программная реализация инструментальных средств для разработки и сонровояедени я организационно-функциональной модели 100
4.1 Описание взаимодействия клиентской и серверной частей 100
4.2 Разработка графических редакторов модели, модуля многоуровневой проверки целостности организационно-функциональной модели, СОМ-объекта для доступа к данным из внешних приложений 104
4.3 Технология формирования отчетов через встроенную среду программирования VBScript 109
4.4 Разработка информационной модели для хранения данных организационно-функциональной модели в виде репозитария 110
4.5 Требования к программному и аппаратному обеспечению 115
4.6 Работа с программой Business Process Model Navigator 116
Выводы по четвертой главе 125
Основные выводы и результаты 126
Список литературы
- Обзор существующих методов и средств решения проблем организации и управления обработкой данных в системе управления предприятием
- Структура организационно-функциональной модели
- Формирование подхода к распределению ответственности за бизнес-процессы предприятия
- Разработка графических редакторов модели, модуля многоуровневой проверки целостности организационно-функциональной модели, СОМ-объекта для доступа к данным из внешних приложений
Введение к работе
Актуальность проблемы. Организационное проектирование или создание структуры компании, поддерживающей выбранную стратегию бизнеса до недавнего времени относилось к слабо формализуемым областям менеджмента. И только в 90-е годы появились стандарты описания, позволяющие контролировать процессы реструктуризации. Был разработан подход, позволяющий решать актуальную задачу— изменять структуру бизнеса в считанные недели, имея достаточные средства для его контроля. Чтобы перевести компанию из одного состояния в другое надо задать некоторую систему координат (именно это в менеджменте раньше сделать не удавалось), в которой необходимо описать начальное и конечное состояния, а также задать управление движением между ними. Предлагаемая система координат составляет базис информационного пространства управления предприятием и включает в себя множество ресурсов, множество процессов их жизненного цикла, множество бизнес-процессов и функций управления, множество штатных и организационных единиц. Таким образом, применение программных инструментов бизнес-моделирования, образующих верхний уровень корпоративной информационной системы позволяет создать контур управления предприятием и, тем самым, наиболее важные решения, цена ошибки в которых высока, получают адекватную программную поддержку.
Для решения указанной проблемы в работе предложено разработать автоматизированную организационно-функциональную модель предприятия, интегрирующую в себе все данные, необходимые системе управления предприятием: множество ресурсов предприятия, множество процессов их жизненного цикла, совокупность штатных и организационных единиц в их взаимосвязи, множество функций управления, множество бизнес-процессов и др. Для этого используются основные положения методологии системного моделирования. В своей работе автор опирается на труды отечественных и
5 зарубежных ученых, определивших методологические принципы исследования сложных социально-экономических объектов, это:
в области систематизации процессов управления: С.А. Думлер, И.В. Прангишвили, А.В. Речкалов и др.;
в области организации обработки информации и АСУ: В.М. Глушков, А.Г. Мамиконов, В.В. Кульба, И.Ю. Юсупов, Г.Г. Куликов и др.;
в области моделирования процессов управления предприятиями -представители научной школы УГАТУ: Б.Г. Ильясов, Л.А. Исмагилова, Р.Г. Валеева и др.
в области моделирования организационных систем: Б.З. Мильнер, Б.Л Овсисвич, Л.А. Базилевич, А.Д. Цвиркун и др.
Диссертация является результатом исследований проводимых на кафедре АСУ УГАТУ по проблемам разработки методологии системного моделирования организационных процессов управления для предприятий авиационной промышленности.
Целью диссертационной работы является разработка
инструментальных программных средств сопровождения организационно-функциональной модели машиностроительного предприятия для повышения эффективности организации и управления обработкой данных и знаний.
Для достижения цели работы поставлены и решены следующие задачи:
Разработаны требования к инструментальным программным средствам сопровождения организационно-функциональной модели на основе анализа. проблем организации и управления обработкой данных в системе управления предприятия;
Разработана методика формирования организационно-функциональной модели в 5 аспектах на основе структуризации ресурсов, процессов их жизненного цикла, штатных и организационных единиц, множества функций управления и множества бизнес-процессов, определяющих базис информационного пространства управления предприятием, для проектирования программных инструментальных средств;
Разработан подход к определению иерархической структуры распределения ответственности за бизнес-процессы предприятия для обеспечения качества управления в виде дополнительной функциональности программных инструментальных средств;
Разработана программная реализация инструментальных средств «Business Process Model Navigator» для сопровождения организационно-функциональной модели.
Методы исследования. Полученные автором результаты базируются на методах системного анализа, методологии структурного анализа и проектирования, методологии объектно-ориентированного анализа, теории организационного управления, теории процессных методов управления, исследования операций и др.
На защиту выносятся:
Требования к инструментальным программным средствам сопровождения организационно-функциональной модели на основе анализа проблем организации и управления обработкой данных в системе управления машиностроительного предприятия;
Методика формирования организационно-функциональной модели в 5 аспектах на основе структуризации ресурсов, процессов их жизненного цикла, штатных и организационных единиц, множества функций управления, множества бизнес-процессов, определяющих базис информационного пространства управления предприятием;
Методика определения иерархической структуры распределения ответственности за бизнес-процессы предприятия по показателям, обеспечивающим требуемое качество управления;
Программные средства системы «Business Process Model Navigator», разработанные на основе 3-х-звенной архитектуры, технологии репозитария и технологии СОМ;
Научная новизна решения поставленных задач заключается в следующем:
Научная новизна разработанных программных средств заключается в интеграции модулей различных программных технологий: Business Process Model Navigator, Microsoft Office и COM, реализующей заданную функциональность, позволяющую формировать нормативно-справочную документацию из организационно-функциональной модели.
Научная новизна методики формирования организационно-функциональной модели предприятия заключается в том, что она разработана на.основе интеграции структурного и объектно-ориентированного подходов и сочетает в себе элементы функциональной и информационной декомпозиции системы.
Научная новизна методики определения иерархической структуры распределения ответственности за бизнес-процессы предприятия заключается в новизне алгоритма анализа модели бизнес-процессов предприятия по показателям, обеспечивающим требуемое качество управления.
Практическую ценность работы составляют:
Программный инструментарий для разработки и сопровождения организационно-функциональной модели, методические материалы по созданию организационно-функциональной модели, методические материалы по определению иерархической структуры распределения ответственности за бизнес-процессы предприятия.
Внедрение результатов. Основные результаты диссертационной работы, внедрены на ФГУП УНПП «Молния» (Уфа) и в учебном процессе УГАТУ.
Апробация работы. Положения диссертации и результаты исследований докладывались на научно-методической конференции с международным участием «Управление экономикой: методы, модели, технологии», Уфа, 2003 г., международных конференциях «Computer Science & Information Technology, CSIT 2003» г. Уфа, УГАТУ, 2003 г. и «CSIT 2005», на XXII Международной научно-практической конференции «Человеческий потенциал и конкурентоспособность России», г. Челябинск, УрСЭИ, 2005 г. на XV Всероссийской научно-методической, конференции «Актуальные проблемы
качества образования и пути их решения в контексте европейских и мировых тенденций», г.Москва, 2005 г., на Международной научно-практической конференции «Реинжиниринг бизнес-процессов на основе современных информационных технологий. Системы управления знаниями» г. Москва, МЭСИ, 2005 г.
Публикации. Список публикаций по теме диссертации содержит 15 работ, в том числе 13 статей и материалов научно-практических конференций, 2 свидетельства о регистрации программных продуктов.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка литературы, содержит 154 листов машинописного текста и включает 71 рисунок, 17 таблиц, 112 наименований использованных литературных источников.
Автор выражает благодарность коллективу кафедры АСУ УГАТУ и ФГУП УНПГТ «Молния», а также лично профессору Речкалову А.В. и доценту Бабаку С.Ф. за оказанную помощь в организации проведения исследований и оформление диссертации.
Основное содержание работы представлено четырьмя главами.
Обзор существующих методов и средств решения проблем организации и управления обработкой данных в системе управления предприятием
Существующий рынок информационных технологий предлагает нам большое разнообразие программных средств формирования моделей бизнес процессов предприятия. Наибольшее распространение в России получили следующие программные продукты: - All Fusion Process Modeler (BPwin); - ARJS Toolset; - Rational Rose; - Power Designer; - БИТ-Мастер.
Из приведенного перечня программных инструментариев Rational Rose и Power Designer мало подходят для целей создания организационно-функциональной модели предприятия. Указанные программные комплексы основываются на использовании UML в качестве основной нотации [7, 37, 94, 100]. Опыт показывает, что диаграммы UML (в частности, Use Case -диаграммы) являются менее выразительными средствами описания бизнес-процессов предприятия, нежели, те же самые процессные диаграммы в ARIS или IDEF-диаграммы. Модели бизнес-процессов строятся для того, чтобы множество специалистов могли эффективно обмениваться знаниями и совместно принимать решения по ходу создания системы. Модель является языком общения между сторонами, участвующими в процессе реорганизации системы управления предприятием. Основные требования к диаграммам модели - простота и наглядность - в этих инструментариях не выдерживаются.
Кроме того, Rational Rose и Power Designer — инструменты, направленные, прежде всего, на разработку программного обеспечения и набор диаграмм и методик подобран таким образом, чтобы максимально способствовать достижению этой цели [1,7]. Организационно-функциональная модель в качестве одной из целей своего формирования подразумевает отражение бизнеса предприятия. То есть, большую роль в модели играет функциональный аспект деятельности предприятия. Продукты Rational Rose и Power Designer не ориентированы на отражение функциональных аспектов системы, так как их основное предназначение — объектно-ориентированное проектирование информационных систем.
Следовательно, можно сделать вывод, что данные программные комплексы слабо приспособлены для формирования целостной модели, предприятия как системы [I].
Таким образом, уделим основное внимание таким программам, как АН Fusion Process Modeler (BPwin), ARIS Toolset и БИГ-Мастер. Данные программные комплексы используют различные методики формирования
Представление структурных подразделений предприятия в соответствии с иерархией административной подчиненности модели бизнес-процессов: BPwin поддерживает методики IDEFO, IDEF3 и DFD, ARIS Toolset использует множество методик, но основной является методика еЕРС, БИГ-Мастер также использует методики IDEFO, IDEF3 и DFD [23, 50].
Одним: из важнейших аспектов описания моделей бизнес-процессов является отражение на модели управляющих воздействий, обратных связей по контролю и управлению процедурой. В ARIS еЕРС управление процедурой может быть отражено только при помощи указания входящих документов, которые регламентируют выполнение процедуры, и последовательности выполнения процедур во времени (запускающие события). В отличие от ARIS, в IDEF0 каждая процедура должна иметь хотя бы одно управляющее воздействие (вход управления - стрелка сверху). Если при создании модели в eEPG указывать только последовательность выполнения процедур, не заботясь об отражении управляющих документов и информации, полученные модели будут иметь низкую ценность с точки зрения анализа и дальнейшего использований [І 0, 11 , Создается модель Workflow (ноток работы), отражающая простую последовательность выполнения процедур и вкодящнх/исходяоціх документов, яри этом управляющие (контрольные) воздействия на функции в модели ж отражаются. Реальные процессы управления могут остаться «за кадром» на 30 90% (см. пример па следующем рисунке).
На рисунке 1 1 Функция 4 является контрольной ш служит для проверки результатов шшшеяшї работы, выполняемой фуїшщши 2 и 3. Но данная модель не отвечает т вопросы:
1 Каким образом осущестапяется управляющее воздействие на фуншии 2 и 3, показан только тот факт, 4го но ходу процесса возможен возврат я повторное выполнение функций 2 и 3; информация об этом обратной етт может быть раскрыта только в еще описания в атрибутах объектов модели;
2 Какие документы (например, нормативы), распоряжения, внешние условия (например, влажность воздуха в зюмешенш), регламентируют выполнение функций,
Если пытаться отразить все уелпви я и ограничения, определяю! цие выполнение функций, -го потребуется описать большое количество событий и входящей информации (например, устных распоряжений руководителей), и модель станет сложной и плохо читаемой. Эти недостатки присущи так же и в методике 1DEF3, Указанных недостатков нет в методике ЮВН),
Структура организационно-функциональной модели
Объектно-ориентированный анализ определяет объект следующим образом: объект - это нечто, имеющее четко определенные границы. Объект обладает состоянием, поведением и идентичностью; структура и поведение схожих объектов определяет общий для них класс; термины «экземпляр класса» и «объект» взаимозаменяемы.
В контексте объектно-ориентированного анализа класс определяется следующим образом: класс - это некое множество объектов, имеющих общую структуру и общее поведение. Любой конкретный объект является экземпляром класса [8],
Отношения между классами
Выделяемые при использовании объектно-ориентированного подхода классы могут вступать в различные отношения между собой. Объектно ориентированный анализ выделяет несколько видов отношений: ассоциация, агрегация» наследование, инстанцирование, использование, метакласс [8, 62].
Наследование - это отношение «обобщение/специализация» (общее и частное)- Отношение наследования отражает такое отношение между классами, когда один класс повторяет структуру и поведение другого класса (одиночное наследование) или других (множественное наследование) классов. Наследование устанавливает между классами иерархию общего и частного [8]. При этом класс-родитель в иерархии наследования называют суперклассом, а класс-потомок - подклассом.
Агрегация описывает отношения целого и части. Агрегация может означать физическое вхождение одного объекта в другой, но не обязательно.
Отношение использования между классами соответствует равноправной связи между их экземплярами. Когда один класс может использовать другой класс, говорят об отношении использования.
Остальные отношения не будут использоваться при формировании организационно-функциональной модели, поэтому здесь они рассматриваться не будут.
2 2 Структура организационно-функциональной модели Организационно-функциональная модель включает в себя следующие элементы: - класс объекта (тип объекта); - объект (экземпляр класса); - глоссарий.
Классы в модели могут вступать в различные отношения. Введем определение ориентированного графа G, вершины которого образует множество классов С, а дугами которого являются отношения между классами R [26, 86, 96, 97, 99]. Таким образом, имеем: M={G;.,G G] (2.1) где М- организационно-функциональная модель; G c - множество классов, связанных отношением наследования; G - множество классов, связанных отношением использования; С-множество классов, G- глоссарий модели.
Класс является описанием свойств и поведения определенной совокупности объектов предприятия. Такое описание включает в себя: - список атрибутов, описывающих отличительные особенности объекта. Атрибуты характеризуют идентичность объекта и его состояние. - список процессов, присущих объектам данного типа. Процессы определяют поведение объекта где А — множество атрибутов класса, Р - множество методов (процессов) класса, R - множество действительных чисел [86],
Описание процесса будем рассматривать в двух аспектах - в аспекте содержательной части процесса; в аспекте временной последовательности выполнения процесса. В аспекте описания содержательной части процесс включает в себя [79, 108]: - множество входных и выходных параметров; - множество внутренних объектов; - множество операций (этапов выполнения процесса).
Формирование подхода к распределению ответственности за бизнес-процессы предприятия
Сложившаяся таким образом иерархическая структура ответственных за бизнес-процесс не противоречит имеющейся на предприятии организационной структуре административного подчинения. Существующие в «старой» организационной структуре, штатные единицы наделяются дополнительными ролями» связанными с конкретным бизнес-процессом. Под ролью здесь понимается место и участие конкретного исполнителя (владельца, участника) при выполнении определенной функции,
В работах [4, 48, 55, 61, 98, 105] рассматриваются различные подходы к решению задачи определения иерархической организационной структуры, оптимальной по определенным критериям.
Любая система, по сути, представляет собой единство множества структур (моделей). Систему моделей бизнес-процессов можно рассматривать в двух аспектах — в нормативно-справочном аспекте ив аспекте выполнения, В нормативно-справочном аспекте модели представляют собой описания сценариев выполнения бизнес-процессов; в аспекте выполнения модель является реализацией в пространстве и во времени определенного процесса с вовлечением; в него конкретных исполнителей. При выполнении бизнес-процесса роли, определенные в нем, «инициализируются», то есть эти роли начинают исполнять конкретные штатные единицы. При этом данные штатные единицы образуют иерархическую организационную структуру ответственных за бизнес-процесс [92], Целью данной главы является формирование подхода к выявлению и формализации данных иерархических структур.
Когда говорится об ответственности за бизнес-процесс или определенную его часть, подразумевается» что существует определенная штатная единица, которая отвечает за результат бизнес-процесса или его части. То есть ответственное лицо — это инициализатор процесса; своими действиями ответственный заставляет процесс совершаться во времени, он влияет на всех участников процесса (исполнителей или ответственных на нижних уровнях иерархии). Зачастую функции управления подразумевают под собой ответственность, однако функция ответственности может и не входить в функции управления. Ответственное лицо анализирует ход выполнения процесса, качество процесса и при необходимости корректирует процесс, если он не удовлетворяет заданным требованиям качества [92]. Очевидно, что количество функций на предприятии очень велико, чтобы за них несла ответственность одна штатная единица. Поэтому используется механизм распределения ответственности - ответственность за функции различных уровней закрепляется за штатными единицами различных уровней организационной структуры- Следовательно, все множество ответственных за бизнес-процесс необходимо искать в виде явной иерархической структуры ролей ответственности.
На рисунке ниже представлен фрагмент модели типового бизнес-процесса, состоящий из 4 уровней декомпозиции. Ставится задача определения иерархической структуры ролей ответственности за функции в представленном фрагменте бизнес-процесса. Для этого в каждой функции бизнес-процесса добавляется роль ответственного за функцию в явном виде {добавляется стрелка типа «Механизм» к каждому блоку на диаграмме, представляющему функцию), а все штатные единицы, выполняющие технологические роли удаляются из диаграмм (Рисунок 3.4). При этом соблюдается принцип «одна функция - один ответственный» [92].
В результате иерархическая структура ролей окажется эквивалентной с точностью до изоморфизма структуре функциональной иерархии функций бизнес-процесса (Рисунок 3.5). Последовательно обходятся диаграммы всех функциональных уровней бизнес-процесса, начиная с верхнего уровня. На основе экспертных оценок и в соответствии с функциональной спецификацией роли ответственности объединяются. То есть, если две разные роли несут ответственность за функционально сильно связанные функции, то эти роли объединятся в одну роль.
Разработка графических редакторов модели, модуля многоуровневой проверки целостности организационно-функциональной модели, СОМ-объекта для доступа к данным из внешних приложений
Редактор дерева классов и объектов предназначен для обеспечения визуального представления классов и объектов модели и удобного редактирования их свойств. Редактор обеспечивает представление информации о ресурсах предприятия в виде дерева классов с иерархией наследования [83]. Редактор свойств класса обеспечивает: - редактирование атрибутов класса, - изменение иерархии наследования классов, - отражение отношения использования между данным классом и другими классами модели
Редактор методов классов обеспечивает редактирование описания метода класса (аналогично диаграмме бизнес-процесса). Существует возможность быстрого перехода к диаграмме функциональной декомпозиции, описывающей процесс, соответствующий данному методу класса. Описание метода класса в редакторе дерева классов задается в виде карты процесса, отражающей последовательность выполнения операций процесса с перекрестками и переходами, с параметрами операций (ICOM) (Рисунок 4,4), В карте процесса используются элементы языковых конструкций, представленных в работах [34, 35, 36, 58, 65]. Изменение в карте процесса влечет автоматическое изменение на диаграмме и наоборот - любое изменении на диаграмме отражается в карте процесса [83]. м mi, m3 mn
Графический редактор диаграмм функциональной декомпозиции бизнес-процессов, поддерживающий нотацию IDEF0 и IDEF3, обеспечивает графическое представление бизнес-процесса. Для удобства представления диаграмм используются фильтры по слоям с возможностью отражения графических элементов только одной нотации. Изменение графических объектов на диаграмме влечет за собой изменение объектов в базе данных и автоматическое обновление в связанных диаграммах. Например, разветвление стрелок на диаграмме функциональной декомпозиции ведет к появлению новых классов с отношениями агрегации. Диаграммы позволяют осуществлять быстрый переход к редактированию свойств объектов.
Графический редактор диаграмм организационной структуры обеспечивает визуальное редактирование информации о связях административной и функциональной подчиненности между штатными и организационными единицами модели. Штатные и организационные единицы задаются в дереве классов и объектов модели.
Контроль организационно-функциональной модели предприятия обеспечивается специальным программным модулем CheckModeL При этом контроль модели осуществляется на нескольких уровнях: - контроль нотации диаграмм модели, - семантический контроль модели, - орфографический контроль модели - контроль физической целостности модели
Контроль нотации диаграмм призван обеспечить правильность графического отображения организационно-функциональной модели в соответствии с заложенными правилами начертания графических примитивов. Проверяются следующие аспекты начертания диаграмм: - не допускаются ситуации, когда источником и приемником функциональной связи является один и тот же блок (петли); - не допускается более двух граничных стрелок последовательности на диаграмме процесса. Т.е. процесс должен иметь только одно начало и один конец; - разветвляющиеся (сливающиеся) стрелки последовательности соединяются только с перекрестками в точках разветвления (соединения); - проверяется наличие стрелок, не связанных ни с одним блоком на диаграмме.
