Национальный Исследовательский Ядерный Университет «МИФИ»
Цитирование:
Н.Д. Баданина, В.А. Судаков, Н.А. Яшин. Программный комплекс визуализации и моделирования на основе BPMN нотации (2022). Научная визуализация 14.3: 13 — 28, DOI: 10.26583/sv.14.3.02
Научная визуализация, 2022, том 14, номер 3, страницы 13 — 28, DOI: 10.26583/sv.14.3.02
Программный комплекс визуализации и моделирования на основе BPMN нотации
Авторы: Н.Д. Баданина 1,A,B , В.А. Судаков 2,B,C , Н.А. Яшин 3,C
A Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
B Институт прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН (ИПМ РАН)
C Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова
Аннотация
Статья посвящена созданию программного обеспечения визуализации сложных процессов. Поскольку в научных организациях и бизнес-структурах, существует запрос на анализ и оптимизацию осуществляемых процессов, то задача их эффективного моделирования и визуализации с возможностью интерактивного взаимодействия актуальна.
Бизнес-модель Lean Canvas: шаблон Эш Маурья (за 8 минут)
Имеющиеся на рынке программные решения ориентированы либо на статическое представление предметной области, без возможности проведения вычислительных экспериментов и оптимизации решений на их основе, либо на использование не стандартизированных представлений. Разработана программа, которая имеет возможность анимировать визуализацию загруженной BPMN схемы, а также содержит в себе функционал по моделированию процесса, описанного схемой, с возможностью гибкой настройки параметров.
Разработанная программа визуализации отображает результат в браузере, причем поверх BPMN модели накладывается слой с анимацией прохождения задействованных ресурсов по схеме. Визуализация позволяет уменьшать вероятность ошибок при моделировании сложных систем. В работе также уделяется внимание аспектам оптимизации, сбору статистик для последующего анализа, моделированию процесса на заданное количество единиц времени. Этот функционал включен в разработанную программу, может быть использован как в консольном режиме, так и в веб-браузере.
Ключевые слова: визуализация алгоритмов, визуализация данных, BPMN нотация, BPMN модель, BPMN, прикладная программа, моделирование процессов, бизнес-процессы.
1. Введение
Нотация BPMN стала универсальным стандартом для представления в графическом виде множества разнонаправленных процессов, протекающих в коммерческих и научных организациях различных секторов. Например, с использованием этого подхода можно описать как систему бронирования авиабилетов, так и процесс получения докторской степени.
Однако BPMN обеспечивает статичное представление о процессе, что может ухудшить понимание схемы пользователем, не дает представление о время- и ресурсо- затратах. В данной работе рассматривается оригинальный подход для визуализации бизнес-процессов с использованием нотации BPMN. Была разработана программа для построения имитационной модели на основе составленной BPMN схемы. Разработана критерии оценки результатов моделирования, которые включают подсчет среднего времени нахождения заявок в системе; среднего времени занятости ресурсов.
Визуальный бизнес-план или Бизнес модель по А. Остервальдеру
2. Обзор существующих нотаций
Рассмотрим примеры существующих нотаций, используемых для описания бизнес-процессов. IDEF0 – методология моделирования, применимая для построения диаграмм, ведения документации [1]. Результатом применения IDEF0 является модель, состоящая из иерархического ряда диаграмм с сопровождающим пояснительным текстом, иллюстрирующими графическими изображениями. Двумя основными компонентами моделирования диаграммы являются функции (представленные именованными блоками) и объекты данных, которые взаимосвязывают эти функции.
Как язык моделирования функций, IDEF0 обладает следующими преимуществами:
• последовательный и простой язык, позволяющий кратко описать бизнес-процесс;
• используется ВВС США и другими государственными учреждениями, а также частной промышленностью.
• нельзя увидеть алгоритм выполнения бизнес-процессов;
• требует определенной подготовки для разработки и чтения нотации;
• отсутствие формальной теоретической модели, а также отсутствия средств для описания артефактов и потоков информации;
• не отражает реакцию участников процесса на события внешней среды. В большинстве случаев из-за изменений процессов извне следует либо задержка, либо отмена процесса на некотором этапе, но не откат, как это происходит в нотации IDEF0. Именно поэтому нотация IDEF0 кажется более приемлемой для описания процессов технологических, а не бизнес;
• при добавлении в IDEF0 параллельность в выполнении, все параллельные функции будут при этом выполняться одновременно
IDEF0 применяется для верхнеуровневого моделирования бизнес-процессов.
Другой альтернативной нотацией является EPC [2]. Нотация используется на низших уровнях описания бизнес-модели, когда стоит задача описать подробный ход выполнения бизнес-процесса.
Преимущества – позволяет очень детально и точно описать выполнение бизнес-процесса, показать на диаграмме в графическом виде всех исполнителей, все используемые объекты. Плюсом EPC-диаграмм является тот факт, что, как и на диаграммах IDEF0, на них можно указать входные и выходные данные каждой функции, проследить логику передвижения входных и выходных данных от блока к блоку. К тому же, в отличие от IDEF0, есть возможность распараллеливать процесс, направляя его только по одной из альтернативных веток.
Недостатки – обладает очень широким набором графических элементов, что может быть сложным для понимания, по сравнению с другими нотациями. Для разработки процессов в этой нотации и их чтения требуется предварительная подготовка сотрудников. Диаграммы EPC не описывают расписание исполнения, опускают вопросы синхронизации ветвей одного процесса между собой и с другими, внешним процессами.
Для описания бизнес-процессов можно использовать различные модели. Одной из них являются UML-диаграммы [3]. Данный инструмент может быть использован для описания бизнес-процесса, однако для дальнейшей работы он малопригоден, так как имеется огромное количество различных форматов UML, и нету единой спецификации. Таким образом при создании приложения на основе UML будет необходимо учитывать возможность получения разных форматов UML, чего можно избежать, работая с другими форматами описания бизнес-процессов.
Диаграммы потоков данных (DFD) [4] были разработаны еще в семидесятых годах, и их целью является представление потоков данных, а не действий. Хотя аналитики бизнес-процессов одобряют диаграммы потоков данных, они в целом согласны с тем, что данный метод устарел и имеет одно большое ограничение: он фокусируется на информации, а не на действиях. Диаграммы потоков данных по определению ориентированы на данные и не обеспечивают четкого способа включения всех заинтересованных сторон в процесс.
Функциональные блок-схемы (FBD) [5], возможно, существуют уже несколько десятилетий, но они все еще используются в картографировании бизнес-процессов. Их внимание сосредоточено на порядке выполнения задач или функций в последовательности упорядоченных блоков. Каждый функциональный блок можно разбить на отдельную диаграмму, показывающую подзадачи в каждом функциональном блоке. Конечно, это приводит к большому количеству диаграмм, представляющих один процесс, но их легко сопоставить с диаграммой первого уровня. Некоторые предприятия предпочитают FFD, потому что, несмотря на необходимость нескольких диаграмм, им относительно легко следовать, даже если процесс довольно сложный.
BPMN (Business Process Modeling Notation) модели являются инструментом для понимания комплексных многоуровневых бизнес-процессов. При усложнении некоторого процесса возникает необходимость расширения документации, базы знаний, инструкции, в которых описывается связь этого процесса с прочими существующими составляющими. Решением проблемы возрастающей сложности для понимания лицом, принимающим решение (ЛПР) может стать построение BPMN модели, описывающей текущие процессы. Изучение графической визуализации процессов позволяет ЛПР обнаружить неточности, зацикливание процессов, потенциально проблематичные участки, также собрать данные о задействованных ресурсах для последующего анализа и оптимизации.
Первая версия спецификации BPMN модели была представлена в 2006 году, затем был выпущен ряд обновлений, последнее из которых опубликовано в январе 2011 года. [6] BPEL (Business Process Execution Language) – стандарт проектирования и исполнения бизнес-процессов, схожий по своей структуре с BPMN моделями. Спецификация BPMN была введена с целью преодолеть разрыв между бизнес-анализом и техническим анализом, предоставив стандартизированную графическую нотацию для описанных в BPEL процессов [7].
В парадигме BPMN и BPEL используются различающиеся элементы для описания схожих бизнес-процессов, что ведет к дальнейшим несоответствиям. BPMN и BPEL применяются на различных стадиях жизненного цикла BPM. В работе [7] авторы обращают внимание на различия этих двух подходов и представляют ряд аргументов, которые показывают преимущество нотации BPMN при моделировании бизнес-процессов. Трудности при переносе моделей из BPMN в BPEL и в обратном порядке были обнаружены и преодолены в статье [8] с помощью создания системы BPMN2BPEL для автоматической конвертации. Таким образом, при необходимости, схемы в более продвинутой спецификации BPMN могут быть упрощены до других BPM форматов.
Спецификация BPMN может быть внедрена на предприятиях различных отраслей, масштаба, решающих задачи в отличных друг от друга областях. Так, в работе [9] была создана структура ситуационного центра для управления нештатными ситуациями в нефтяной отрасли. В работе [10] описана разработка сквозного процесса реализации государственных/муниципальных услуг в электронном виде с использованием нотации BPMN. Также опубликованы схемы реализации традиционной бизнес-модели займа на краудинвестинговой платформе, купли-продаж ценных бумаг, токенизации прав и их модификации. [11] Таким образом, делается вывод, что метод проектирования с использованием BPMN универсален и распространен, причем подход может быть применен и к описанию бизнес-процессов, и в качестве основы для программного обеспечения, предназначенного для моделирования.
По итогам сравнительного анализа была составлена таблица, в которой знаком «+» отмечено наличие свойства. По итогам сравнения была выбрана нотация BPMN, как наиболее универсальная и распространенная.
Табл. 1. Сравнительный анализ нотаций.
Источник: sv-journal.org
Визуализация бизнес-модели дропшиппинг в Excel скачать
Пример использования сравнительного анализа ключевых показателей в дропшиппинге на одном интерактивном графике. Визуализация бизнеса на дашборде в Excel.
Визуализация ключевых показателей дропшиппинга в Excel
Дропшиппинг — это метод розничной реализации, при котором магазин не хранит продаваемые товары на складе. Вместо этого, когда магазин продает товар по модели прямой поставки, он покупает товар у стороннего поставщика, который затем отправляет его непосредственно покупателю. Владелец магазина никогда не видит и не прикасается к товару.
Преимущества бизнеса по модели дропшиппинг
Основное преимущество дропшиппинга заключается в том, что он избавляет розничного продавца от необходимости закупать запасы заранее, что может быть значительным финансовым риском. Это также позволяет розничному продавцу предлагать более широкий ассортимент товаров, не беспокоясь об управлении запасами, упаковке и доставке.
Основные проблемы с дропшиппингом
Однако у данной бизнес-модели есть и несколько существенных недостатков. Маржа прибыли может быть ниже, чем у традиционных розничных моделей, поскольку розничный продавец, по сути, выступает в качестве посредника и должен платить поставщику наценку. Кроме того, поскольку розничный продавец не контролирует процесс доставки, могут возникнуть проблемы со сроками доставки или качеством продукции, которые могут негативно повлиять на качество обслуживания клиентов.
Визуальный гайд по дропшиппингу в Excel
Для визуального представления об анализе ключевых показателей онлайн-торговли предлагается вашему вниманию шаблон дашборда как презентация:
Интерактивные возможности шаблона визуализации данных не используют макросы. Весь функционал реализован стандартными инструментами Excel: сводные таблицы, срезы данных, формулы и функции.
- Создать таблицу
- Форматирование
- Функции Excel
- Формулы и диапазоны
- Фильтр и сортировка
- Диаграммы и графики
- Сводные таблицы
- Печать документов
- Базы данных и XML
- Возможности Excel
- Настройки параметры
- Уроки Excel
- Карта сайта
- Скачать примеры
Источник: exceltable.com
Ментальные карты как инструмент визуализации знаний
Следующая публикация является полностью заимствованной репликацией части статьи [Гаврилова Т., Алсуфьев А., Янсон А.-С. Современные нотации бизнес-моделей: визуальный тренд // Форсайт, Т. 8. № 2. — С 56-70.] поскольку отражает и мое видение применения интеллект-карт, и не только при бизнес-моделировании, а и во всем, что касается визуализации знаний – достойный инструмент.
Интеллект-карты как инструмент разработки бизнес-модели
Ключевое когнитивное преимущество визуализации состоит в простоте извлечения и синтеза информации. Любая форма графической репрезентации эффективна благодаря:
- большой емкости сообщения и доступности его для восприятия пользователями;
- минимизации усилий по поиску информации;
- легкости передачи некоторых логических выводов;
- механизму переключения внимания;
- кодированию информации [Schneiderman, 1996].
К социальным преимуществам визуализации можно отнести возможность интеграции различных точек зрения, способствующую взаимопониманию и облегчающую взаимодействие людей в коллективе. Эмоциональные преимущества в свою очередь связаны с формированием чувства вовлеченности в коллективную работу, а также — спорными для некоторых авторов — развитием творческого потенциала и укреплением связей между сотрудниками.
Говоря о когнитивных преимуществах информации различного типа, многие исследователи отмечают существенный рост эффективности восприятия при подключении визуального канала коммуникации [Larkin, Simon, 1987; Tversky, 2005]. По мнению Айрис Весси (Iris Vessey), визуализация способствует решению сложных задач благодаря сжатию информации [Vessey, 1991]. Визуальные данные легче поддаются анализу и выявлению закономерностей при обработке больших массивов [Card et al., 1999; Tufte, 1991]. Эмпирические исследования подтверждают преимущество визуальных решений перед вербальными (текстуальными) в широком спектре приложений [Bauer, Johnson-Laird, 1993; Glenberg, Langston, 1992; Larkin, Simon, 1987]. Визуализация высвобождает дополнительный объем рабочей памяти человека и тем самым упрощает запоминание и удержание в сознании деталей [Lurie, Mason, 2007].
Визуализация помогает качественно усваивать информацию за счет использования графических метафор [Morgan, 1986]. Упрощая извлечение и синтез, она позволяет обрабатывать большие объемы данных без риска перегрузки. Графический тип представления данных выявляет скрытые ментальные схемы, задействуемые при принятии решений, и благоприятствует интеграции представлений и идей команды сотрудников. В процессе разработки бизнес-стратегии визуализацию применяют при генерации различных сценариев и вариантов действий. Эти последние могут включать в себя потенциальные стратегические цели, этапы реализации и прогноз динамики ресурсов компании.
Качественно выполненная современная визуализация использует широкий инструментарий компьютерной графики, который позитивно воспринимается менеджерами и аналитиками и оказывает мотивирующее действие на сотрудников [Бабкин и др., 2011]. Доступное программное обеспечение позволяет решать технически сложные задачи и эффективно координировать действия большого числа участников при сравнительно скромных усилиях и небольших ресурсах [Зайцева, Шувалова, 2011; Иванов и др., 2012]. ИКТ вносят организационные инновации во взаимодействие экономических субъектов, расширяя возможности обмена информацией [Абдрахманова, Ковалева, 2009].
Отмеченные достоинства визуального типа репрезентации бизнес-процессов в полной мере характеризуют и интеллект-карты как простой, наглядный и удобный инструмент разработки бизнес-моделей. Впервые термин «интеллект-карта» предложил Тони Бьюзен (Tony Buzan) для обозначения круговых иерархических диаграмм [Buzan, 2003]. Суть его идеи состоит в том, чтобы визуализировать (проиллюстрировать) мысли, понятия, взаимоотношения, ассоциации, связав их с центральным узлом — графическим элементом, отражающим некую основную идею интеллект-карты…
Интеллект-карты сегодня пользуются заметной популярностью как средство обработки значительных объемов бизнес-информации в крупных компаниях [Eppler, 2006; Mento et al., 1999]. Ведущие корпорации мира активно применяют их как в стратегическом, так и в операционном менеджменте. Интеллект-карты отличаются от других сходных инструментов тем, что не только упрощают структуру связей между элементами, но и предоставляют четкую, емкую визуальную модель центральной концепции, выступая своего рода когнитивной рамкой для сложных и объемных понятий. Руководители и профессионалы включают их в свои презентации, так как четкое и яркое графическое решение, созданное с помощью одного из множества специальных программных редакторов (MindJet, MapIt, Imind, Freeplane, Comapping и др.), способно удерживать внимание аудитории на протяжении всей презентации.
Эффективность восприятию интеллект-карты придают три основных приема:
- использование цвета для выделения частей;
- применение шрифтов разного размера для элементов различного уровня;
- интеграция изображений для привлечения внимания.
Пример применения интеллектуальной карты при описании состава точек контакта в современном маркетинге отношений.
Пример ментальной карты, описывающей модель Остервальдера-Пинье (модель «Канва») для компании KFC.
Источник: [Гаврилова Т., Алсуфьев А., Янсон А.-С. Современные нотации бизнес-моделей: визуальный тренд // Форсайт, Т. 8. № 2. 2014. — С 56-70.]
Источник: nesmol.ru