Онтологический подход к созданию системы управления бизнес-процессами предприятия, основанной на знаниях

УДК 334.02

ОНТОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К СОЗДАНИЮ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БИЗНЕС-ПРОЦЕССАМИ ПРЕДПРИЯТИЯ, ОСНОВАННОЙ НА ЗНАНИЯХ

Д.В. Александров, Н.Н. Жебрун

Кафедра информационных систем и информационного менеджмента, Владимирский государственный университет

Представлена членом редколлегии профессором В.И. Коноваловым

Ключевые слова и фразы: бизнес-процессы; знания; онтологии; системы управления бизнес-процессами.

Аннотация: Рассматриваются вопросы, связанные с управлением бизнес-процессами предприятия. Рассмотрена модель бизнес-процессов на основе формализованных предметных областей, а также представлена концептуальная модель системы управления бизнес-процессами, основанной на знаниях.

Современной тенденцией развития бизнеса является внедрение ЕЯР/МИР-систем и систем управления бизнес-процессами предприятия (БРМБ-систем). Если рассматривать корпоративные информационные системы (КИС) поддержки деятельности предприятий с точки зрения бизнес-процессов (БП), то такие системы можно отнести к автоматизированным системам управления бизнес-процессами предприятия (СУБП). Современные СУБП построены на объектноориентированных технологиях, зачастую имеют сервисно-ориентированную архитектуру (БОА), а также обладают стандартными инструментами управления базами данных. Однако, как показала практика, такие системы и процесс их внедрения часто не удовлетворяют клиента. Число неудачных внедрений этих систем достигает более 30 % [1]. Основная причина неудач лежит в методологии построения СУБП. Поскольку современные системы управления являются объектно-ориентированными, в них слабо развита возможность адаптации к конкретным бизнес-процессам организации в условиях быстроменяющейся рыночной среды.

Перспективной технологией для построения СУБП, позволяющей учесть динамику развития организации, а также опыт и знания управляющего персонала, является технология, основанная на бизнес-правилах. Бизнес-правила - это утверждения и логические цепочки, которые описывают и ограничивают структуру предприятия, ее операции и стратегию. То есть, бизнес-правила - это знания, которыми обладает управляющий персонал организации, на основании которых возможно адекватное управление бизнес-процессами. Осуществляя идентификацию и формализацию бизнес-правил, можно добиться лучшей адаптации к рыночным и производственным изменениям, при этом обеспечиваются большая коммуникабельность, взаимопонимание персонала и возможность внесения независимых от программного кода изменений [2].

Системы , функционирующие на основе формализованных бизнес - правил , являются системами, основанными на знаниях или системами ситуационного управления. Основной задачей при построении таких систем является построение формальных моделей предметных областей (ПО) или онтологий.

Изначально понятие онтологии заимствовано из философии, где онтологией называлось философское учение об общих категориях и закономерностях бытия. В рамках искусственного интеллекта термин «онтология» используется для описания объектов и явлений мира в формализованном виде, пригодном для компьютерного использования. Применение аппарата категорий к структуризации знаний привело практически к одновременному появлению теории концептуальных графов, разработанной I. Sowa, и способа представления знаний в виде онтологий, разработанного N. Оиаппо. Оба эти подхода ориентированы на отнесение объектов мира к той или иной категории. Введение онтологий позволяет упростить процесс совместного и многократного использования знаний.

Приложение онтологий к бизнес-процессам позволяет создать интеллектуальную систему управления ими, основанную на знаниях о предметной области. Благодаря такой системе можно будет использовать весь накопленный и формализованный опыт при управлении организацией. Кроме того, такой подход за счет совместного использования знаний и за счет определенного контракта в виде формальных онтологий позволит создать единое информационное поле не только для управления внутренними бизнес-процессами организации, но и для интеграции взаимодействующих предприятий на основе внешних процессов. Для решения этой важной задачи необходимо построить модель бизнес-процессов на основе онтологий и определить точки соприкосновения знаний о предметной области, бизнес-правил и формальных бизнес-процессов предприятия. Такую модель удобно описать с помощью теоретико-множественного подхода, как это сделано в [3] применительно к методологии ГОЕГО.

Формально каждую /-ю онтологию можно представить в виде кортежа

0г = (0С, 0И, 00),

с И

где 0/ - множество концептов /-й онтологии; 0/ - множество отношений между понятиями /-й онтологии, например, «часть - целое» и т.д.; О0 - множество операций концептов /-й онтологии. Концепт онтологии описывает содержание понятия предметной области, определяет его смысловую наполненность в отвлечении от конкретно-языковой формы его выражения.

Множество концептов (понятий) /-й онтологии имеет вид

0с = {Оу\] = 1,0 е },

где 0е - количество концептов /-й онтологии; 0с ^0 . Из множества концептов можно выделить два подмножества

0СА с 0ск с 0с,

СА

где 0/ - множество концептов-актеров (исполнителей) процессов предприятия

СИ.

в /-й онтологии; 0/ - множество концептов-ресурсов /-й онтологии. Ресурсы и

актеры могут быть определены отдельно в предметных областях, связанных с организационной структурой и производственной сферой компании.

И

Множество отношений онтологии 0/ = И может быть задано

и = {и-\- = 1, },

И

где И- - кортеж, представляющий--е отношение между концептами; 0 = \ И \.

И =

А С С

где И- - множество атрибутов--го отношения; г- = (о/т, о/п) - кортеж декартово-

С с с с

го произведения 0/ х 0/ ; о/т, о/п - концепты /-й онтологии. Отношения между концептами позволяют описать бизнес-правила, определяющие взаимосвязи между объектами организации, и их возможную ассоциативную связь.

Всякий концепт онтологии может обладать набором операций, которые могут выполняться объектом. Бизнес-правила можно определить как последовательность выполнения различных операций в рамках онтологии организации.

Множество операций концептов можно представить следующим образом

00 = {0/0 \ - = 1,0°},

где 0/0- - множество операций --го концепта /-й онтологии; 0/0 = \ 0/С \ ; 0/0 может быть равным 0 .

0/0 = {о/-к \ к = 1,К0},

где о/-к - к-я операция --го концепта /-й онтологии; К0 - количество операций

--го концепта; 0/0- может быть равным 0 .

Далее необходимо определить, каким образом бизнес-процессы предприятия связаны со знаниями о соответствующих им предметных областях. Формально каждый бизнес-процесс ВР/ можно записать в виде кортежа

Вр = (ВР/А, П 1, П,, Ж /, 0ПТ1),

где ВРА - множество атрибутов процесса; П/ - множество субпроцессов; ЕЦ -множество потоков, связывающих субпроцессы; Ж/ - множество входов; 0ПТ/ -множество выходов /-го бизнес-процесса. Множество атрибутов /-го бизнес-процесса имеет вид

ВРА = (АгВР, вВР уВр), где АВР - множество атрибутов, идентифицирующих /-й бизнес-процесс; 0ВР -

Вр

множество целей; ¥/ - множество индикаторов, соответствующих целям /-го

бизнес-процесса.

Отдельный -- й субпроцесс нижнего уровня иерархии -го бизнес-процесса можно представить в виде

П- = (иА, ^),

где UA - множество атрибутов j-го субпроцесса; FO - множество бизнес-

функций субпроцесса. Каждую бизнес-функцию (работу) fO е FO можно представить так

fO = (FA, p),

где FA - множество атрибутов, идентифицирующих бизнес-функцию; p е P -участник-исполнитель работы; P - множество всех исполнителей бизнес-процессов.

Каждый i-й поток (данных или управления) FLj из множества потоков j-го бизнес-процесса можно задать следующим образом

FLj = ( FLa , flt, Obji),

где FLA - множество атрибутов i-го потока; fli = (Ujm,U jn) - кортеж декарто-вого произведения Uj х Uj , Uj - множество субпроцессов j-го бизнес-процесса;

Ujm, Ujn - субпроцессы j-го бизнес-процесса; Obji - множество объектов, передаваемых в i-м потоке, причем Obji может быть равным 0 . Тогда, описывая бизнес-процесс на основе онтологий, каждой бизнес-функции fO е FO можно поставить в соответствие операцию из соответствующей онтологии:

fO

J  okml,

где okmi е OO - l-я операция m-го концепта к-й онтологии. Из этого следует, что исполнителю бизнес-функции можно поставить в соответствие следующее

pi  0кт ,

C C

где Окт е Ok - m-й концепт к-й онтологии. Каждый объект objij е Obji, передаваемый в i-м потоке, также соответствует концепту из онтологий, на основе которых описывают бизнес-процесс.

Таким образом, перед описанием процессов нужно осуществить формализацию предметных областей, в рамках которых они выполняются. Для этого необходимо описать концепты онтологии, а именно: объекты (например, документы), которые используются в потоках, связывающих субпроцессы бизнес-процесса; и исполнителей бизнес-функций. Следует отметить, что при описании исполнителей в онтологии следует описать их доступные операции, выполнение которых позволит реализовать бизнес-функции процесса.

Концептуально модель СУБП, основанную на знаниях, можно отобразить в виде, представленном на рис. 1.

Два нижних уровня представляют собой уровни описания предметных областей и инструменты работы с ними. Предметные области (ПО) могут быть описаны в любой удобной графической нотации, которой владеют архитекторы онтологий. Это могут быть языки UML, IDEF-диаграммы, графовые модели и т.д. Также онтологии могут быть непосредственно описаны с помощью формальных языков представления предметных областей. На этом уровне могут использоваться такие логические языки программирования, как Пролог, а также дескриптивные XML-языки типа OWL (Ontology Web Language).

КИРСУБП

Уровень интеграции предприятий

МАСУБП

Уровень управления предприятием ----------------74.-------------

^ Онтологии ^ Агентная платформа

Уровень универсального описания ПО Уровень инфраструктуры

Prolog-программы

KIF

ОШЬ

Уровень формальных языков описания ПО ------------------ZX--------------------

Диаграммы ИМЬ

Диаграммы

ГОБНХ

Графовые модели

ли

Уровень графического представления ПО

Рис. 1. Модель СУБП, основанной на знаниях

Главным продуктом двух нижних уровней является формальное описание знаний о предметной области. Такое описание должно иметь универсальную форму и должно соответствовать модели онтологии, рассмотренной выше. Здесь в качестве языка описания предлагается использовать Пролог-программы. Главным преимуществом такого выбора является возможность логического вывода знаний на основе логики предикатов первого порядка. Запись знаний об операциях в форме продукционных правил «ЕСЛИ ..., ТО ...» позволяет удобно построить логическую цепочку выполнения операций концептов, то есть бизнес-правил.

При построении онтологии необходим квалифицированный персонал, обладающий навыками системного анализа, концептуального мышления, а также знаниями о технологиях, бизнес-процессах организации и методах принятия решений в формализуемых предметных областях. Это персонал управленческого класса, бизнес-консультанты и бизнес-аналитики.

На уровне инфраструктуры система представляет собой в общем случае агентную платформу, которая обеспечивает автономным агентам, обладающим знаниями о предметных областях и способными осуществлять логический вывод на основе имеющихся у них фактов, возможность взаимодействовать друг с другом, решая поставленные перед ними бизнес-задачи. Многоагентные системы обладают всеми чертами 8ОЛ-систем и поддерживают все современные стандарты и технологии.

На основе онтологий и агентной платформы формируются уровень поддержки бизнес-процессов и уровень управления ими в виде многоагентной системы управления бизнес-процессами (МАСУБП). Бизнес-процессы формализуют с помощью построенных ранее онтологий. При этом бизнес-функции, исполнители действий, ресурсы и объекты (документы), используемые в процессах, уже должны быть определены в онтологиях. Такой подход описания бизнес-процессов на основе онтологий также обеспечивает дополнительный контроль за бизнес-средой предприятия: изменение бизнес-процессов требует соответствующего изменения онтологий (например изменение онтологии, отражающей организационную структуру предприятия), а изменение ПО в силу внешних или внутренних факторов приводит к корректировке бизнес-процессов.

За счет введения онтологий и их формализации у СУБП, основанной на знаниях, также появляется возможность реализации уровня интеграции предприятий в комплекс интегрированных распределенных систем управления бизнес-процессами (КИРСУБП), если интегрируемые организации будут использовать одинаковые базовые онтологии для взаимодействия. Онтологии здесь определяют своего рода контракт или протокол для интеграции информационных систем, предлагают «общий язык» для общения между различными организациями. Такая интеграция может быть реализована благодаря информационной поддержке внешних бизнес-процессов предприятий.

В заключение следует отметить, что современные «продвинутые» СУБП начинают включать компоненты, использующие бизнес-правила. Однако объектная ориентация таких систем все еще не позволяет решать задачи, которые ставит перед собой динамично развивающаяся организация. Поэтому системы, полностью основанные на технологиях, ориентированных на правила и знания о предметных областях, должны завоевать свое место среди инструментов управления организацией.

Список литературы

1. Гаскаров, Д. В. Интеллектуальные информационные системы : учеб. для вузов / Д.В. Гаскаров. - М. : Высш. шк., 2003. - 431 с.

2. Калянов, Г.Н. Теория и практика реорганизации бизнес-процессов / Г.Н. Ка-лянов. - М. : СИНТЕГ, 2000. - 212 с.

3. Костров, А.В. Уроки информационного менеджмента. Практикум : учеб. пособие / А.В. Костров, Д.В. Александров. - М. : Финансы и статистика, 2005. -304 с.

4. Рубцов, С.В. Системы управления бизнес-процессами и корпоративная культура / С.В. Рубцов // РС Шеек/ИБ. - 2001. - № 46 (с. 34), 47 (с. 32 - 33, 36), 48 (с. 29).

Ontological Approach to the Creation of Knowledge-Based System of Control over Company Business Processes

D.V. Alexandrov, N.N. Zhebrun

Department of Information Systems and Information Management,

Vladimir State University

Key words and phrases: business processes; knowledge; ontological systems of control over business processes.

Abstract: The paper deals with the matters of control over company business processes. Model of business processes based on the formalized subject areas is considered; conceptual model of knowledge-based system of control over business processes is presented.

Onthologisches Herangehen zur Schaffung des auf dem Wissen gegrOndeten Steuersystems von den Business- Prozessen des Unternehmens

Zusammenfassung: Im Artikel werden die Fragen, die mit der Steuerung von den Businessen-Prozessen des Unternehmens verbunden sind, betrachtet. Es ist das Modell der Businesse-Prozesse aufgrund der formalisierten gegenstandlichen Gebiete untersucht, und auch es ist das begriffliche Modell des Steuersystemes die Businesse-Prozesse, die auf dem Wissen gegrundet sind, vorgestellt.

Approche ontologique pour la formation du systeme de la gestion des business-processus de l’entreprise fonde sur les connaissances

Resume: Dans l’article sont examines les problemes lies a la gestion des business-processus de l’entreprise. Est examine le modele des business-processus a la base des domaines des disciplines formalisees, ainsi qu’est presente le modele coceptuel du systeme de la gestion des business-processus de l’entreprise fonde sur les connaissances.