Построение динамической интеллектуальной системы управления бизнес-процессами

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПОСТРОЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БИЗНЕС-ПРОЦЕССАМИ

А.В. Данилов, В.А. Казаков, Ю.Ф. Тельнов, МЭСИ, Москва

Аннотация

В работе описываются характеристики, назначение и структура динамической интеллектуальной системы управления бизнес-процессами, базирующейся на принципах сервисно-ориентированных архитектур и многоагентных технологий. Особое внимание уделяется роли онтологии в организации базы знаний, построении таксономии сервисов, общего словаря и описания задач, используемых в системе.

интеллектуальный бизнес многоагентный архитектура

Введение

Деятельность крупных и большинства средних организаций в современных условиях характеризуется высокой динамичностью, необходимостью согласования одновременно выполняемых работ и выбора наиболее эффективных сценариев реализации бизнес-процессов. Эти факторы предопределяют необходимость автоматизации управления процессами на основе использования современных информационно-коммуникационных технологий.

Наиболее перспективным направлением в разработке автоматизированных систем управления процессами предприятия является применение сервисно-ориентированных архитектур (СОА), позволяющих динамично формировать структуры бизнес-процессов из множества доступных внешних и внутренних сервисов. Использование такого принципа позволит организации быстро адаптироваться под изменение условий и требований рынка, обеспечить полное соответствие информационных технологий бизнесу, многократное повторное использование сервисов [IBM, 2010].

В то же время сама природа бизнес-процессов организации трансформируется от рутинных регламентированных процессов, изменяемых 1-2 раза в год, к динамично развивающимся процессам, каждый новый экземпляр которого может существенно отличаться от предыдущего. Их применение базируется на большом числе независимых, несвязанных и дублирующихся сервисов, на основе которых формируется структура динамических процессов. При этом встает проблема выбора и адаптации сервисов для решения конкретных задач. Для таких процессов не достаточно жестко спроектированной модели - необходимы более гибкие механизмы управления, позволяющие проектировать и/или перепроектировать ИС управления бизнес-процессом «на лету», т.е. непосредственно во время выполнения процесса [Тельнов и др., 2009]. Это особенно важно для процессов, длительность которых настолько велика, что в течение исполнения процесса может потребоваться его изменение.

Для повышения адаптируемости бизнес-процессов к изменяющимся требованиям в докладе предлагается применять интеллектуальные многоагентные технологии [Тарасов, 2002], которые позволяют формировать гибкие конфигурации сервисов. Построение динамической интеллектуальной системы управления бизнес-процессами на основе многоагентных технологий, реализующей принципы СОА, способствует повышению оперативности принятия решений по формированию структуры бизнес-процессов организации.

1. Характеристики системы управления бизнес-процессами, построенной на основе сервисно-ориентированной архитектуры и многоагентных технологий

В соответствии с [Burbeck, 2000] сервисно-ориентированная архитектура имеет трехзвенную схему, которая включает работу с сервисами поставщика, брокера-посредника и клиента:

· поставщик размещает сведения о предоставляемых им сервисах;

· брокер-посредник (координатор) регистрирует, классифицирует и осуществляет поставку сервиса;

· клиент, используя услуги брокера-посредника, находит нужные ему сервисы и исполняет их.

В контексте управления бизнес-процессами поставщиком сервиса является владелец ресурсов (resource owner, RO); брокером - владелец процесса (process owner, PO), который координирует действия исполнителей и отдельных сервисов; клиентами - потребители результатов бизнес-процесса (client, C) (рис. 1). Сервисы, реализуемые владельцем ресурсов, могут быть сгруппированы вокруг него по принципу схожести выполнения бизнес-задач или однородности объекта.

Рис. 1. Сервисно-ориентированная архитектура системы управления бизнес-процессами

Для СОА характерными являются три ключевых отличительных признака по сравнению с традиционными архитектурами программных средств [Erl, 2007]:

· слабая связь сервисов между собой;

· наличие контракта, обеспечивающего взаимодействие с сервисом, в котором определяется интерфейс, требования к коммуникации, возможные ограничения, свойства, принципы использования, определенные предпочтения;

· автономность сервиса, которая выражается в изолировании внутренней логики работы сервиса от окружающего мира.

Эти признаки сервисов обусловливают основные возможности СОА:

· композиция сервисов в виде сервиса следующего уровня, предназначенного для решения более сложной бизнес-задачи;

· возможность многократного и повторного использования сервисов;

· самоуправляемость и автономность сервисов, то есть способность выполнять условия контракта самостоятельно, без внешнего управления; отсутствие собственного состояния, обеспечивающего нейтральность по отношению к клиентам, обращающимся к сервисам;

· обнаруживаемость сервисов, то есть возможность найти нужный потенциальному клиенту сервис и подключить его вручную или автоматически на основе условий, зафиксированных в предложении для контракта.

Таким образом, СОА основывается на принципах многократного использования функциональных элементов ИТ (программных сервисов), ликвидации дублирования функциональности в ПО, унификации типовых операционных процессов и во-многом соотносится с принципами организации системы управления бизнес-процессами (BPMS).

Однако и в рамках СОА и в BPM-системах в полной мере не решены задачи оптимального выбора сервисов из множества доступных и их динамической адаптации к конкретным решаемым задачам, изменяющимся условиям среды. Порядок взаимодействия сервисов в рамках бизнес-процессов задается по умолчанию, например, с помощью языка BPEL, и изменяется только в результате внешнего вмешательства в ход процесса. Для устранения этих недостатков предлагается использование многоагентных технологий [Тельнов и др., 2009].

Отличительными характеристиками системы, базирующейся на многоагентных технологиях, являются:

· применение программных агентов, являющихся представителями владельцев процессов и ресурсов, делегирующих им часть своих функций и полномочий;

· организация сотрудничества между агентами, представляющими интересы владельцев процессов (координаторов) и владельцев ресурсов;

· обеспечение автономной работы и непрерывной адаптации структуры бизнес-процессов к изменяющимся условиям среды и требованиям клиента. Автономная деятельность агентов и системы в целом обеспечивается следующими способностями:

· определение целей функционирования и способов их достижения на основе установленных клиентом требований (целевых значениях показателей эффективности и результативности), а также состояния внутренней и внешней среды;

· способность к коллективному решению задач при достижении поставленных целей, обеспечиваемая наличием коммуникативных способностей и общей онтологией.

· возможность самообучения за счет использования накапливаемого со временем опыта функционирования, выделения и запоминания лучшей практики, определения лучших вариантов реакции на возникающие события;

· адаптивность, обеспечиваемая наличием датчиков (рецепторов), контролем основных показателей процессов и внешней среды, а также механизмов изменения структуры процессов на основе лучшего опыта в соответствии со значениями этих показателей;

· наличие механизмов рассуждений, позволяющих реализовывать указанные выше способности.

Отсутствие теоретических основ для решения данной задачи обусловливает необходимость проведения исследования в области семантического описания сервисов и их динамического связывания на основе концептуального моделирования проблемной области в виде онтологий и применения многоагентных технологий.

2. Архитектура динамической интеллектуальной системы управления бизнес-процессами

В теории и практике построения динамических интеллектуальных систем широкое применение нашли многоагентные технологии, позволяющие отражать сложное поведение агентов в динамических проблемных областях. Многоагентные технологии реализуют динамическое реагирование в асинхронном режиме на возникающие события, интеллектуальный выбор оптимальной последовательности действий в соответствии с конкретными ситуациями. Применение многоагентных технологий в соединении сервисов, выполняемых агентами, в динамических процессах обеспечивает повышение адекватности набора функций и структуры процессов решаемым задачам, а, следовательно, это позволяет повышать качество и оперативность принятия решений по организации динамических процессов.

В общем виде архитектуру многоагентной системы управления бизнес-процессом (МАСУ БП) можно представить в следующем виде (Рис. 2).

Структура такой системы носит иерархический характер с выделением агента-координатора (владельца процесса), агентов-исполнителей (владельцев ресурсов) и распределенных в сетевой среде сервисов, реализующих присущие агентам функции [Тарасов, 2002]. К сервисам, предоставляемым агентом-координатором, относятся постановка, корректировка и получение результатов локальных задач для агентов-исполнителей и формирование общего решения задачи, которые итеративно реализуют следующие задачи:

· Декомпозиция и постановка локальных задач (перепланирование);

· Выявление противоречий между исполнителями;

· Оценка вариантов решений локальных задач;

· Формирование решения общей задачи.

К задачам агента исполнителя относятся:

· Сбор информации;

· Выбор (поиск) сервиса;

· Адаптация решения к локальной задаче.

Рис. 2. Архитектура многоагентной системы управления бизнес- процессами

Агенты-исполнители предоставляют сервисы соответствующего функционала, реализуя их посредством внутреннего сервиса, либо за счет внешних специфичных сервисов.

Для каждого сервиса агент-исполнитель поддерживает спецификацию уровня сервиса - внутреннее формальное описание результата выполнения сервиса (решения задачи), которое содержится в каталоге сервисов - списке всех реализуемых им функций. При постановке задачи со стороны агента-координатора агент-исполнитель оценивает свои возможности, сравнивая постановку задачи со спецификацией соответствующего сервиса. Если собственного уровня сервиса не достаточно, то агент пытается привлечь к решению задачи похожие внешние сервисы, аналогично оценивая их уровень.

Для эффективной поддержки доступа к внешним сервисам агенту-исполнителю необходимо предварительно установить соответствующие «дружественные» отношения с внешними сервисами аналогичного функционала. Таким образом, могут образовываться предметно-ориентированные сообщества сервисов с доверительными отношениями между агентами.

Для поиска новых «дружественных» сервисов агент-исполнитель должен получать и накапливать информацию из сети о существующих там сервисах и их возможностях. Это может быть реализовано путем периодического целенаправленного поиска или получением обратной связи от внешних агентов. Тем не менее, знания агента-исполнителя о сервисах в сети не могут быть всегда актуальными - они могут устаревать, например, из-за недоступности сервиса или выхода его новой версии. Поэтому эти знания должны периодически обновляться.

3. Механизм реализации динамической интеллектуальной системы управления бизнес-процессами

Общая схема взаимодействия агентов и сервисов в рамках динамической интеллектуальной системы управления бизнес-процессами представлена на рис. 3.

Рис. 3. Механизм реализации динамической интеллектуальной системы управления бизнес-процессами

В основе подхода к построению СОА, лежат автономные сервисы со стандартизированными интерфейсами. В свою очередь, взаимодействие агентов в рамках многоагентной технологии также базируется на общем стандартизированном языке. Базовым словарем, действующим в динамической интеллектуальной системе управления процессами, может служить онтология, представляющая спецификацию концептов, используемых при взаимодействии агентов и сервисов [Тарасов, 2002]. Ключевым вопросом, на который также может дать ответ онтология, является понимание того, что именно делает сервис, и что значат данные, которыми он манипулирует [Burbeck, 2000]. Онтология обеспечит верное понимание и поможет избежать возможных критических ошибок в организации бизнес-процессов. Кроме того, использование онтологии сервисов в значительной степени облегчит поиск агентом владельца процесса необходимого сервиса за счет их категоризации и подробного описания.

Помимо словаря и структурированного списка сервисов онтология может быть представлена как база знаний, описывающая на основе общепринятого словаря некоторые факты, воспринимаемые как истинные в рамках системы [Тарасов, 2002]. Целью некоторых онтологий [University of Edinburgh, 2003] является моделирование архитектуры и целей организации, описания бизнес-процессов. В таких онтологиях определяются метапонятия и метаотношения, с помощью которых описываются прочие термины и отношения, такие как деятельность, организационные элементы, ресурсы, продукты [Тельнов и др., 2008], цели организации и пр.

Таким образом, онтология является одновременно и вспомогательным инструментом, и основным содержанием базы знаний динамической интеллектуальной системы управления бизнес-процессами. База знаний (репозиторий) системы может быть распределена между агентами и включать:

· идеалистические знания: цели, понятия, принципы;

· систематические знания: модель внешней среды, системы и ее элементов;

· процедурные знания: типовые реакции, описание процедур работы агента;

· опыт работы, включающий описание результатов действий и информацию о взаимодействиях внутри системы и с внешней средой;

· фактуальные знания: информация о внешней среде, о состоянии элементов системы, сведения о наличии необходимых ресурсов.

Память, распределенная между общим репозиторием и агентами системы, может быть условно разделена на постоянную (не изменяемую со временем ни при каких условиях), и вариативную (зависящую от каких-либо условий и изменяемую со временем).

Для выполнения своих функций агент использует подсистему рассуждений, которая базируясь на знаниях, представленных как в виде отдельных фактов (хранящихся в памяти агента или поступающих извне), так и в виде продукций, формирует управляющие сигналы, направленные на другие агенты и сервисы (посредством модуля коммуникации) или на собственную деятельность (посредством модуля целеполагания).

Заключение

Реализация сервисно-ориентированной технологии функционирования динамической интеллектуальной системы управления процессами на основе предложенного многоагентного подхода позволяет обеспечить быструю конфигурацию процессов в режиме реального времени в соответствии с конкретными поставленными задачами. В связи с этим автоматизация управления бизнес-процессами в наибольшей степени способствует повышению адаптивности деятельности предприятий и организаций к условиям функционирования внешней среды.

Благодарности. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 10-07-00672а)

Список литературы

[Тарасов, 2002] Тарасов В.Б. От многоагентных систем к интеллектуальным организациям: философия, психология, информатика. - М.: Эдиториал УРСС.

[Тельнов и др., 2008] Тельнов Ю.Ф., Казаков В.А. Формирование базы лучшего опыта организации на основе онтологий и прецедентов // В кн. КИИ-2008. Одиннадцатая национальная конференция с международным участием. Сборник научных трудов. Т.3., М.: Физматлит, 2008.

[Тельнов и др., 2009] Тельнов Ю.Ф., Данилов А.В., Казаков В.А., Трембач В.М. Сервисно-ориентированная архитектура динамической интеллектуальной системы управления инновационными процессами на основе многоагентной технологии // Когнитивный анализ и управление развитием ситуа-ций (CASC'2009): Труды Международной конференции (17-19 ноября 2009 г., Москва). - М.: ИПУ РАН, 2009.

[Burbeck, 2000] Burbeck, S. The Tao of e-business services, IBM Corporation, http://www.ibm.com/developerworks/webservices/library/ws-tao/

[Erl, 2007] Thomas Erl. SOA Principles of Service Design - Prentice Hall Ptr, 2007.

[IBM, 2010] IBM developerWorks Россия : SOA и Web-сервисы. http://www.ibm.com/developerworks/ru/webservices/

Размещено на Allbest.ru