Моделирование сервисной поддержки комплекса деловых процессов

№ 5 (35) 2011

Р. В. Соколов, докт. экон. наук, профессор Санкт-Петербургского инженерно-экономического университета Н. В. Степанов, канд. экон. наук, технический консультант отдела технической поддержки ЗАО «Хьюлетт-Паккард АО»

Моделирование сервисной поддержки комплекса деловых процессов

Экономический эффект, получаемый в результате внедрения информационной системы, определяется не только правильным выбором ее архитектуры, но и оптимальным способом реализации компонентов.

Введение

Использование процессного подхода в управлении на основе формирования деловых процессов, состоящих из деловых функций, потребовало создания соответствующих сервисов для информационной поддержки этих функций. Такой подход придает гибкость информационным системам, во многих случаях позволяет снизить затраты на реализацию комплекса деловых процессов и повысить их качество.

Процессный подход сопровождается типизацией деловых функций и соответствующих сервисов информационной поддержки, отличающихся стоимостными и качественными характеристиками. Выбор варианта сервисной поддержки комплекса деловых процессов на основе современных информационных систем представляет собой сложную комбинаторную задачу, требующую применения экономико-математических методов для нахождения оптимальных решений.

По данным опроса AMR Research, затраты компании на организацию сервисно-ориентированной информационной системы составляют в среднем 1,4 млн долл. В исследовании участвовали ИТ-директора из США, Германии и Китая: в этих странах рынок сервисно-ориентированных систем отличается наибольшой динамикой роста — более чем на 100% в год. В 2008 году ем-

кость мирового рынка сервисно-ориентированных информационных систем составила более 3 млрд долл. Средняя стоимость проекта равнялась 500 тыс. долл. К наиболее дорогостоящим этапам создания сервисно-ориентированной информационной системы относятся приобретение программного обеспечения, организация процессного подхода к управлению и выбор варианта сервисной поддержки основных деловых процессов. Большая разница в стоимости сервисов при необходимости выполнения соглашения об уровне сервисной поддержки (Service Level Agreement, SLA) выдвигает задачу минимизации затрат при соблюдении требований к характеристикам качества, таким как оперативность, достоверность, информационная безопасность, доступность.

Существует две модели решения этой задачи: модель условной оптимизации и модель безусловной оптимизации. В первой требуется соблюдение уровня показателей качества сервисов. При соблюдении этого уровня внешний экономический эффект остается постоянным и не зависящим от выбора вариантов решения задачи. Выбор варианта влияет лишь на внутренний экономический эффект, выражающийся в сокращении как эксплуатационных, так и капитальных затрат на информатизацию, что отражается в величине экономической прибыли (рис. 1).

№ 5 (35) 2011

Субъект управления

Комплекс деловых процессов

Объект управления

Внутренний эффект

\

Вариант сервисной поддержки комплекса деловых процессов

Экономическая прибыль предприятия

Рис. 1. Связь варианта сервисной поддержки с экономической прибылью предприятия

| Если включить в целевую функцию по-

| казатели качества сервисной поддержки,

|| можно задачу условной оптимизации с ог-

й раничениями свести к задаче безусловной

§ оптимизации.

Начнем рассмотрение подходов к выбору

| варианта сервисной поддержки комплекса

| деловых процессов с модели условной оп-

§ тимизации.

I Модель условной оптимизации

1 сервисной поддержки комплекса

| деловых процессов

1

§ Одной из основных особенностей сервисной поддержки является совместное ис-| пользование одних и тех же сервисов раз-§ личными деловыми процессами комплекса. ^ Пример совместного использования иллюстрирует табл. 1. В ней показаны три дело?! вых процесса и шесть сервисов. Каждый

деловой процесс состоит из деловых функций, которые выполняются с помощью одного из сервисов. Как видно из табл. 1, первый деловой процесс выполняется с помощью первого, четвертого и пятого сервисов. Четвертый сервис используется во всех трех деловых процессах. Сервисы, в свою очередь, могут иметь различные варианты реализации.

Таблица 1

Взаимосвязь сервисов и деловых процессов

Деловые Сервисы

процессы 1 2 3 ГЛ 5 6

1 1 0 0 1 1 0

2 0 0 0 1 1 1

3 1 1 1 1 0 0

№ 5 (35) 2011

Модель предусматривает минимизацию среднегодовой стоимости информационной поддержки деловых процессов с учетом соглашения об уровне сервисов:

П = XX nX ^ min.

^eS fteH,,

В модели приняты следующие ограничения на показатели качества сервисной поддержки комплекса деловых процессов:

X X DhX ^ Dä0nJVS ,Vs e S,Vm e M.

^eSs heH%

Единственность и обязательность выбора варианта реализации каждого сервиса в деловом процессе:

X Yhs = 1, ,Vs G S.

Однократность учета затрат на использование сервиса определенного варианта в комплексе деловых процессов:

X¡l - Y¿ > 0,е е H? № е S.

Двоичность переменных:

X¡h = {0.1}№еЗ,М е е S.

^^ ={0.1},У^е2,У^ е е S.

Ограничение (4) может быть представлено в виде:

1, если£У^ = 1,2,..

seS

0, если^/^ = о,

seS

V^eS,Vh e H ,Vs e S.

X h =

В модели приняты следующие обозначения: X¡h — двоичная переменная, принимающая значение 1, если в комплексе деловых процессов используется однократно или большее число раз ^й вариант £-го сервиса и 0 — в противном случае; Y^s — двоичная переменная, принимающая значение 1, если для осуществления £-го сервиса s-го делово-

го процесса выбран h-й вариант, 0 — в противном случае; H — множество возможных вариантов осуществления сервиса £-го типа; nh — среднегодовая совокупная стоимость владения, связанная с £-м сервисов при h-м варианте его осуществления; S — множество деловых процессов; S — множество типов сервисов; Ss — множество типов сервисов, задействованных в выполнении s-го деловых процесса; m — показатель качества деловых процессов (оперативность, безопасность и т. д.); M — множество показателей качества деловых процессов; Dhm — балльная оценка m-го показателя качества деловых процессов при h-м варианте реализации £-го сервиса (показателями качества являются оперативность, достоверность, информационная безопасность и др.).

Отличительная особенность модели — учет возможности совместного использования вариантов сервисов несколькими деловыми процессами, что лежит в основе повышения экономической эффективности информационной поддержки. В экономико-математической модели эта особенность представлена ограничением (4).

Затраты на общее программное обеспечение, осуществляющее управление сервисами, не зависят от варианта реализации сервисной поддержки и в целевой функции не учитываются.

Классификация сервисов

Классификация сервисов, используемых в сервисной поддержке деловых процессов, представлена на рис. 2. Она была уточнена на основе классификаций, предлагаемых компаниями Hewlett-Packard и IBM. Особенностью предложенной классификации является то, что в ней расширен состав классификационных признаков и к числу известных добавлены такие признаки, как размещение, тип потребителя, принадлежность. Представленная иерархическая классификация может быть использована при формировании репозитория сервисов, содержащего исходные данные для моделирования.

« о

S

«

о §

о и

ва

ос

41

№ 5 (35) 2011

Сервисы

Сервисы деловых функций

Сервисы задач

Сервисы сущности

По роли в деловом процессе

Базовые сервисы

Прикладные сервисы

Интеграционные сервисы

Инфраструктурные сервисы

По типу потребителя

Для партнеров

Для

заказчиков

Внутренние

По

размещению

Локальный

Интернет

Интранет

По

принадлежности

Принадлежащие КИС

Локальные

Сервисы поставщиков

Рис. 2. Классификация сервисов информационной системы

В зависимости от роли и места в деловом процессе сервисы делятся на следующие группы:

1) сервисы деловых функций — сервисы, используемые в верхних уровнях деловых процессов. Они ориентированы на поддержку деловой логики. Делятся на две группы: | • сервисы задач — это сервисы, выпол-| няющие узкоспециализированные задачи || деловых процессов. Для сервисов данного й типа характерен низкий уровень совместно-§ го использования;

• сервисы сущности — это сервисы, раз-| работанные для поддержки однотипных де-| ловых функций (например заказ, счет-фак-§ тура и т. д.). Сервисы сущности обладают ¡8 высоким уровнем совместного использова-11 ния разными деловыми процессами; § 2) базовые сервисы — сервисы, исполь-§ зуемые в нижних уровнях деловых процес-§ сов. Делятся на две группы: § • прикладные сервисы — унифицируют функциональность прикладных модулей | и корпоративных систем. Могут быть реали-§ зованы компонентами корпоративных сис-^ тем. В большинстве случаев прикладной сервис представляет собой статическую ?! функцию;

• интеграционные сервисы реализуют стандартизированное и формализованное представление данных из разных модулей информационной системы;

3) инфраструктурные сервисы — представляют собой базу для сервисов деловых функций и базовых сервисов. Здесь реализуются типовые функции информационных систем, которые используются для создания и запуска приложений, но не зависят от них.

В зависимости от конечного потребителя сервисы делятся на следующие группы: внутренние, для заказчиков и для партнеров.

Исходя из уровня реализации и местоположения, сервисы делятся на Интранет, Интернет и локальные.

В зависимости от источника получения сервисы делятся на принадлежащие корпоративной информационной системе, локальные и сервисы поставщиков.

Система ключевых показателей качества сервисов

В таблице 2 представлена система ключевых показателей, по которым можно оценивать сервисы. Приведенные показатели могут быть учтены при составлении согла-

№ 5 (35) 2011

Таблица 2 § %

Ключевые показатели оценки сервисов информационной системы Е=

Показатель Описание

Среднее время отклика сервиса Среднее время отклика, проходящее после запуска сервиса. Измеряется в определенном промежутке времени по категории обслуживания и по размещению сервиса

Нагрузка на систему Измеряется загрузка системы, вызванная данным сервисом

Достоверность Вероятность ошибки в возвращаемой информации в расчете на знак

Целостность Число зафиксированных искажений информации сервисом

Недоставленные сообщения Процент недоставленных сообщений

Безопасность Количество обнаруженных потенциальных атак/угроз

Доступность Доля времени, в течение которого сервис или приложение были доступны

Уязвимость Количество найденных уязвимостей сервиса

Ошибки авторизации Количество сбоев или нарушений авторизации

Ошибки аутентификации Количество сбоев или нарушений аутентификации

Соблюдение политик Число нарушений политик за временной период

Количество ошибок сервиса Количество ошибок сервиса во временном периоде

Многократность использования сервиса Количество совместных использований сервисов в комплексе деловых процессов

Количество успешных запусков сервиса Количество успешных запусков сервиса

шения об уровне сервисов. Система отличается простотой понимания и возможностью измерения этих показателей при помощи инструментальных средств, рассмотренных ниже.

Инструментальные средства измерения значений ключевых показателей сервисов

После определения ключевых показателей сервисов необходимо обеспечить их измерение. Способы измерения показателей зависят от используемого программного обеспечения. Таблица 3 характеризует воз-

можности измерения ряда ключевых показателей для сервисно-ориентированных информационных систем, построенных на платформах Oracle SOA Suite и TIBCO. Решения Oracle и TIBCO включают целый ряд программных продуктов, указанных в табл. 3.

Оценка риска нарушения ограничений в модели условной оптимизации

Оценка риска нарушения ограничений модели условной оптимизации может осуществляться на основе анализа исходных данных с применением аппарата нечеткой логики и сценарного подхода.

№ 5 (35) 2011

Таблица 3

Инструментальные средства измерения ключевых показателей на основе продуктов Oracle и TIBCO

« о

U

!

о &

«

0

5

4

1

i s

I

'S

0

1 SS

I

s 00 О

!

5

Программный модуль Возможность измерения

Показатель: количество успешных запусков сервиса

Продукт: Oracle SOA Suite

Enterprise Manager SOA Management Pack Enterprise Manager — инструмент, который может измерить значение этого показателя в случае, если установлен Enterprise Manager SOA Management Pack

WSM

ESB (Enterprise Service Bus) ESB Console показывает количество сообщений, успешно доставленных до назначенной системы

BPEL Изучив показатели датчиков в процессах BPEL, возможно измерить число успешно запущенных сервисов

BAM Данные, собранные датчиками в BPEL-процессах, могут быть показаны в BAM . В ВАМ имеется богатый функционал демонстрации трендов

Продукт: TIBCO

Policy Manager (WSM) Применение «out-of-the-box policy template» к сервису в настройках Policy Manager активирует сбор показателя количества успешных запусков

Enterprise Messaging Service Данные по этому показателю можно получить с помощью утилиты «EMS Admin utility»

Business Factor (BAM) TIBCO Administrator (при использовании TIBCO Hawk) показывает количество успешных запусков по каждому сервису

iProcess (BPM) Утилита iProcess Insight автоматически собирает статистику по этому показателю, которую можно просмотреть по каждому деловому процессу

Показатель: среднее время отклика сервиса

Продукт: Oracle SOA Suite

Enterprise Manager SOA Management Pack Этот показатель может быть измерен при использовании тестов SOAP, которые могут быть запущены из разных участков системы

WSM Данные по показателю собираются для каждого сервиса при активации соответствующих политик

ESB Вкладка Instance в ESB Console показывает время отклика для каждого сервиса

BPEL Изучив показатели датчиков в процессах BPEL, возможно измерить среднее время отклика сервисов

BAM Данные по этому показателю собираются датчиками в BPEL-процессах. Они могут быть показаны в BAM

Продукт: TIBCO

Policy Manager (WSM) Необходима индивидуальная настройка для измерения этого показателя . Для его отображения необходимо создание специального интерфейса

Business Works (ESB) Данные по показателю предоставляются программным модулем «TIBCO Administrator»

iProcess (BPM) Программный модуль «TIBCO Hawk» собирает данные по этому показателю . Для его отображения необходимо создание специального интерфейса

№ 5 (35) 2011

Функции принадлежности

Пессимистиче- Ожидаемое Оптимистическое Балльная оценка уровня

ское значение значение значение качества сервиса

Рис. 3. Графики функций принадлежности для показателя качества сервиса

На рисунке 3 показаны функции принадлежности для трех вариантов выбора сервиса, отличающихся уровнем качества.

Оценка уровня качества является нечеткой и в расчетах дефазифицируется в представление в виде трех четких чисел, соответствующих пессимистической, ожидаемой и оптимистической оценкам качества. Значения пессимистической и оптимистической четкой оценки выбираются на уровне 0,5 значения функции принадлежности. Далее осуществляются сценарные расчеты с использованием трех значений показателя качества, позволяющие оценить риск нарушения ограничений задачи.

Модель безусловной оптимизации сервисной поддержки комплекса деловых процессов

Предлагаемая модель представляет собой модель безусловной оптимизации в том смысле, что ее критерий содержит как результаты информационной поддержки комплекса деловых процессов, так и затраты на эту поддержку. Модель основывается на экспертных оценках зависимости основ-

ного финансового результата деятельности хозяйствующего субъекта (прибыли) от информатизации комплекса деловых процессов и качества их информационной поддержки. Модель предполагает максимизацию экономической прибыли предприятия за год:

Э =Рб (1 + £а s ZZZPsAX*)-

seS meM ^eSshieH^

-Z Z П1Х1 ^ max.

'qeS heHt

В модели принято бюджетное ограничение:

П = ZZ nh% ^ Пдоп..

^eS heH?

В модели также присутствуют ранее приведенные ограничения (3), (4), (5) и (6).

В дополнение к ранее введенным обозначениям используются следующие: Пдоп — допустимая среднегодовая стоимость владения сервисной поддержкой комплекса деловых процессов; Рб — базовая величина прибыли хозяйствующего субъекта за год; as — коэффициент эластичности прироста прибыли предприятия по качеству s-го дело-

-N ПРИКЛАДНАЯ ИНФОРМАТИКА

№ 5 (35) 2011 ' -

«

0

U

1

о &

«

0

5

4

1

i s

I

'S

0

1 SS

i

s 00 О

!

5

вых процесса; Psm — удельный вес m-го показателя в суммарной оценке качества s-го деловых процесса, ^Р™ = \^s е S.

теМ

Распределение инвестиций по деловым процессам было бы тривиальной задачей, если бы каждый деловой процесс имел свои сервисы, не присутствующие в других деловых процессах. Тогда следовало бы отдать предпочтение наиболее эффективному деловому процессу, доведя качество его информационной поддержки до максимума, за ним следующему по эффективности и т. д. Но поскольку одни и те же сервисы присутствуют в разных деловых процессах, то возникает нетривиальная комбинаторная задача, которая решается на основе предлагаемой модели.

Пример программной реализации модели условной оптимизации

Для расчетов по рассмотренным моделям требуются программные средства решения задач линейного программирования с двоичными переменными. К числу этих средств относятся WinQSB, Lindo, MATLAB и др. В нашем примере было выбрано программное средство WinQSB, свободно распространяемое через Интернет. Оно характеризуется возможностью решения задач достаточно большой размерности (рис. 4).

Количество ограничений

700 -А 600 500 400 300 200 100 0

Перед нами стоит задача выбора вариантов реализации сервисов для трех деловых процессов кредитного отдела:

Деловой процесс 1 «Оценка кредитного предложения»:

(Logging (сервис 1) ^ Request Agreement (сервис 2) ^ Score Agreement (сервис 3) ^ Close Agreement (сервис 6)).

Деловой процесс 2 «Активация кредитного предложения»:

(Logging (сервис 1) ^ Request Agreement (сервис 2) ^ Decide Agreement (сервис 4) ^ Activate Agreement (сервис 5) ^ Close Agreement (сервис 6)).

Деловой процесс 3 «Проверка кредитного предложения»:

(Logging (сервис 1) ^ Request Agreement (сервис 2) ^ Validation (сервис 7) ^ Printing (сервис 8)).

В приведенном примере комплекса деловых процессов сервисы Logging, Request Agreement, Close Agreement используются совместно тремя деловыми процессами. Так как данные сервисы оплачиваются однократно в сервисно-ориентированной информационной системе, обеспечивается экономия средств по сравнению с традиционной информационной системой. В качестве ограничений модели были выбраны оперативность, безопасность и достоверность сервисов.

Размерность задачи зависит от количества видов сервисов, возможных вариан-

Количество переменных

100

200

300

400

500

600

Рис. 4. Размерность задач линейного программирования с двоичными переменными в пакете WinQSB

ПРИКЛАДНАЯ ИНФОРМАТИКА /-

' № 5 (35) 2011

I if Linear and Integer Programming BEI a

File Edit Format Solve and Analyze Results Utilities Window WinQSB Help

Minimize 1000X11 +1200X124-2000X21 +3100X22+2500X31 +2500X32 -

OB J/Constrain t/VariableType/Bound

Minimize 1000X11+1200X12+2000X21+3100X22+2500X31+2500X32

Ограничение по оперативности (Тдоп1] 2Y111 +1Y112+3Y211 +2,5Y212<=4

Ограничение по оперативности (Тдоп2] Ограничение по безопасности (Вдоп1) Ограничение по безопасности (Вдоп2] 3Y221 +2.5Y222+2Y321 +2Y322<=5 0.12Y111 +0.01 Y112+0.11Y211 +0.09Y212< =0.15 0.11Y221 +0.03Y222+0.09Y321 +0.1 Y322<=0.3

Ограничение на 1Y111+1Y112=1

единственность и 1Y211+1Y212=1

обязательность выбора 1Y221+1Y222=1

Ограничение на 1X11-1Y111>=0

однократность 1X12-1Y112>=0 1X21-1Y211>=0

стоимости 1X21-1Y221>=0

владения при 1X22-1 Y212>=0 1X22-1 Y222> =0

определенного 1X31-1Y321>=0

варианта 1X31-1Y322>=0

Integer

Binary: X11, X12, X21, X22, X31, X32, Y111. Y112. Y211, Y212. Y221. Y222, Y321. Y322

п-1-П

jNoimal Model Form Enter the OBJ like 2X+300Y or constraint like 2.15Pickle+3.2Burger>=5000. |

оо

о §

£

со

о §

о to

cd

ОС

Рис. 5. Представление исходных данных модели в пакете WinQSB

тов их осуществления, количества деловых процессов, в которых эти сервисы используются, и числа ограничений на качество сервисов. В нашем примере фигурируют три деловых процесса, восемь видов сервисов и два варианта осуществления каждого из них. Таким образом, число переменных составило 42, а число ограничений — 85. Представление исходных данных в модели в пакете WinQSB для нашего примера показано на рис. 5.

Заключение

В связи с переходом на процессно-ори-ентированное управление особую актуальность приобретает задача обеспечения эффективной сервисной поддержки деловых процессов.

Особенностью данной поддержки является возможность совместного использования одних и тех же сервисов разными процессами. При этом возникает комбинаторная задача выбора таких вариантов сервисов из числа предлагаемых в репозитории, которые, обеспечивая выполнение соглашения об уровне сервисов, требуют наименьших суммарных затрат.

Для решения указанной задачи могут быть использованы предлагаемые модели условной и безусловной оптимизации.

Сокращение среднегодовой стоимости сервисной поддержки комплекса деловых процессов за счет оптимизации оказывается тем больше, чем больше деловых процессов в комплексе и типовых сервисов в них.

Список литературы

1. Биберштейн Н, Боуз С., Джонс К., Фиаммант М, Ша Р. Компас в мире сервис-ориентированной архитектуры (SOA): ценность для бизнеса, планирование и план развития предприятия. М.: Ку-диц-Пресс, 2006. — 254 с.

2. Степанов Н. В. Экономико-математическая модель выбора варианта серви^о-ориентирован-ной архитектуры информационной системы // Вестник ИНЖЭКОНа. Сер. «Экономика». Вып. 1 (36). 2010.

3. Степанов Н. В., Соколов Р. В. Математическая модель поддержки в сервисно-ориентированной информационной системе // Современные проблемы прикладной информатики: сб. научн. тр. Междунар. научн.-практ. конференции по современным проблемам прикладной информатики. СПб.: изд-во Политехн. ун-та, 2010.

4. Степанов Н. В., Андреевский И. Л., Соколов Р. В. Концептуальная модель выбора варианта сервисно-ориентированной информационной системы // Современные аспекты экономики. № 4 (141). 2009. СПб.: Центр оперативной полиграфии, 2009.