УДК 519.876.2

Требования к имитационным динамическим моделям бизнес-процессов на основе теории сетей Петри1

Петросов Давид Арегович – кандидат технических наук, доцент Департамента анализа данных и машинного бучения Финансового университета при Правительстве Российской Федерации.

Аннотация: В статье рассматриваются требования к имитационным динамическим моделям бизнес процессов, построенным на основе математического аппарата теории сетей Петри. В качестве основных нотаций моделирования бизнес-процессов рассматриваются методологии семейства IDEF. Из которых выбраны IDEF0, IDEF3 и DFD, описывающие функциональные и технологические особенности бизнес-процессов, а также методология DFD, позволяющая моделировать потоки данных.

Ключевые слова: сети Петри, имитационное моделирование, бизнес-процессы, методологии семейства IDEF.

При создании динамических имитационных моделей бизнес-процессов с применением математического аппарата теории сетей Петри целесообразно определить методологии, которые будут использоваться при создании моделей предметной области. В рамках данного исследования предложено использованием методологий моделирования семейства IDEF. Данная библиотека нотаций содержит достаточно количество классов нотаций, которые позволяют аналитику провести как построение, так и анализ предметной области. [1, 2]

При разработке требований целесообразно рассмотреть правила создания нотаций и синхронизировать их с выбранным математическим аппаратом.

Отметим, что в рамках выбранного семейства методологий существует возможность формирования вложенности из разных классов нотаций. Соответственно целесообразно использовать такие расширения сетей Петри, которые позволят аналитику реализовать данный подход.

Одним из расширений сетей Петри, которое позволяет выполнить данный функционал, являются иерархические и вложенные сети.

При их использовании существует возможность представления переходов, позиций, дуг и меток в виде отдельных моделей сети Петри (см. рис. 1).

1

Рисунок 1. Пример построения контекстной диаграммы на основе нотации IDEF0 с использованием сети Петри.

В соответствии с требованиями нотации при создании моделей нотаций IDEF0 следует выполнять следующие требования:

  1. Процесс всегда обладает входящими и выходящими потоками;
  2. Для выполнения процесса требуется предоставить механизм и управление;
  3. Количество декомпозиций моделей процесса не должно превышать четырех уровней;
  4. Количество подпроцессов на одном уровне не может быть больше возьми и меньше двух.

При моделировании технологических особенностей бизнес-процессов целесообразно использовать методологию IDEF3, которая отличается от нотации IDEF0 наличием логических перекрестков и внешних источников. Также отметим, что в данной методологии существуют различные виды стрелок, которые иллюстрируют не только переход от одной единицы работы к другой, а также могут отображать перемещение объектов в рамках разработанной модели. в этом случае целесообразно обратить внимание на следующие требования [3-4]:

  1. модель может обладать логическими перекрестками, которые могут разветвлять или объединять результаты выполнения работ;
  2. разветвления могут содержать: логическое «И», логическое «Или» и «Исключающее Или»;
  3. разветвление могут быть как синхронными, так и асинхронными, что существенно влияет на запуск последующих единиц работ;
  4. в рамках модели могут быть указаны внешние источники как импортеры объектов, также могут являться экспортерами результатов работы во внешнюю среду;
  5. внутри модели возможно перемещение объектов или переход от одного действия к другому, что зависит от применяемых стрелок.

Пример моделирования бизнес-процесса на основе методологии IDEF3 показан на рисунке 2.

2

Рисунок 2. Пример моделирования методологии IDEF3 с использованием теории сетей Петри.

Еще одна методология, которая требует рассмотрения – диаграмма потоков данных DFD. [5]

В рамках данной методологии также существует ряд правил, которых должен придерживаться аналитик при создании моделей предметной области:

  1. потоки данных должны образовывать транзакции;
  2. транзакции могут запускаться по времени;
  3. транзакции могут запускаться внешней сущностью;
  4. под транзакцией понимается переход от внешней сущности к процессу и далее к хранилищу данных.

Пример модели диаграммы потоков данных, с выполнением перечисленных требований показан на рисунке 3.

Таким образом в данной статье были рассмотрены основные требования, которые возникают при моделировании бизнес-процессов на основе семейства методологий IDEF. На приведенных примерах показаны возможности, которые предоставляет выбранный математический аппарат, для реализации динамических имитационных моделей.

Отметим, что в теории сетей Петри существует возможность использования как детерминированного, так и стохастического подходов при реализации имитационных моделей. А также существует возможность разделения типов объектов с использованием цветов, что существенно упрощает процесс моделирования сложных бизнес-процессов.

3

Рисунок 3. Пример моделирования методологии DFD с использованием теории сетей Петри.

Кроме перечисленных преимуществ следует отметить наличие возможностей использования временных характеристик процессов и построения деревьев достижимых маркировок для анализа результатов выполнения процесса по итерационно или с течением времени.

В целом математический аппарат теории сетей Петри позволяет поддерживать все требования, которые используются в семействе методологий IDEF.

Список литературы

  1. Соловьева Е.И. Методы моделирования бизнес-процессов в организациях //В сборнике: Современные тенденции развития в области экономики и управления. Материалы Международной научно-практической конференции. 2018. С. 197-202
  2. Салуквадзе И.Н., Радионов Д.Г. Моделирование бизнес-процессов предприятий: методологии, подходы и методы. Вестник Луганского государственного университета имени Владимира Даля. 2023;1(67):137-140
  3. Холодков В.С., Бейбалаев А.М. Конвертер моделей IDEF0/IDEF3 в диаграммы деятельности языка UML: архитектура проекта в соответствии с паттерном проектирования MVVM // Вестник молодёжной науки России. № 1. С. 44.
  4. Холодков В.С. Проектирование модуля получения и обработки XML-данных в составе конвертера моделей IDEF0/IDEF3 в диаграммы языка UML
  5. Верёвкин Д.М. Применение CASE-технологий для анализа бизнес-процессов при проектировании информационных систем

1 Работа выполнена в рамках гранта РНФ №23-31-00127

Интересная статья? Поделись ей с другими: