WWW.KNIGA.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Онлайн материалы
 

«УДК 004.94 О МЕТОДОЛОГИИ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ НА ОСНОВЕ АГЕНТНОГО И ДИСКРЕТНО-СОБЫТИЙНОГО ПОДХОДОВ © 2016 Е. ...»

УДК 004.94

О МЕТОДОЛОГИИ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ НА ОСНОВЕ АГЕНТНОГО

И ДИСКРЕТНО-СОБЫТИЙНОГО ПОДХОДОВ

© 2016 Е. А. Бабкин1, Е. В. Копица2

профессор кафедры программного обеспечения и администрирования

информационных систем, канд. техн. наук, доцент

e-mail: eababkin@gmail.com

аспирант кафедры программного обеспечения и администрирования информационных систем e-mail: kopitsa.egor@gmail.com Курский государственный университет В статье рассматривается новый подход к имитационному моделированию бизнеспроцессов, основанный на комбинировании дискретно-событийной и агентной методологий.

В рамках рассматриваемого подхода ключевая роль отдается заявкам, обслуживаемым системой. На основе механизмов обслуживания заявок конструируется набор алгоритмов поведения системы и частные алгоритмы функционирования агентов. Механизм функционирования агентов рассматривается как объединение поведения, полученного на основе механизмов обслуживания заявок и персональных алгоритмов поведения.

Ключевые слова: имитационное моделирование, дискретно-событийное моделирование, агентное моделирование.

Ранее [Бабкин, Копица 2015] нами была обоснована необходимость и актуальность применения гибридных методологий имитационного моделирования.

На сегодняшний день существует три основных подхода описания имитационных моделей:

дискретно-событийная и агентная методологии, а также системная динамика. Каждый подход обладает своими особенностями и предназначен для моделирования конкретной предметной области.

Дискретно-событийное моделирование предназначено для моделирования систем, поведение которых возможно описать как некоторую последовательность действий, следующих друг за другом.

При применении агентной методологии сущности (объекты) моделируемой системы рассматриваются как агенты – некоторые атомарные сущности, обладающие активностью, автономным поведением, аппаратом принятия решений, а также способностями к взаимодействию с окружающей средой и с другими агентами [Salamon 2011]. При агентном подходе к моделированию общий алгоритм поведения системы неизвестен, он является следствием взаимодействия агентов между собой и с окружающей их средой, называемой агентной.

Системная динамика изучает поведение во времени сложных систем в зависимости от структуры элементов системы и взаимодействий между ними.

Наибольшим потенциалом на сегодняшний день обладает направление, специализирующееся на формировании и применении гибридных нотаций моделирования бизнес-процессов. Так, Д.Ю. Каталевский рассматривается вопрос применения гибридной методологии на основе агентного моделирования и системной динамики, Fernando, Szimanski [2013]– вопрос возможности объединения агентного и дискретно-событийного подходов. В работе Борщёва предложен механизм

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

транслирования существующих дискретно-событийных моделей и моделей системной динамики в агентные.

При классическом подходе к дискретно-событийному моделированию бизнеспроцессов, например применяемом в нотации BPMN, предполагается, что системой решается ряд задач, каждой из которых соответствует процесс и алгоритм решения.

Таким образом, поведение системы описывается совокупностью алгоритмов решения задач, которые взаимодействуют через общие ресурсы и исполнителей (также рассматриваемых как ресурс определенного вида) и составляют общий алгоритм поведения системы.





При этом процессы отображаются при помощи дорожек, привязанных к конкретным объектам, а не к обобщённым типам, следовательно, нет возможности отображения в качестве исполнителя группы лиц, обладающей сложным поведением. Например, при моделировании процесса обслуживания клиента в ресторане в качестве действующего лица может быть представлен официант. При этом в рамках системы не будут рассмотрены или будут вынесены в общий алгоритм поведения (тем самым усложняя его) индивидуальные особенности действующего лица, такие как усталость, мотивация, наличие трудностей во взаимоотношениях в коллективе и др. Также при наличии в ресторане нескольких официантов не будут рассмотрено их взаимодействие, влияющее на эффективность обслуживания. Решением обозначенных проблем может быть применение комбинированной методологии, объединяющей основные преимущества дискретно-событийного и агентного подходов.

Ключевой особенностью данного решения является объединение в рамках одной модели алгоритма процесса решения задачи, отображаемого в виде диаграммы BPMN, и описания алгоритма поведения агента.

При этом подходящую модель предметной области позволит получить описание системы как механизма обслуживания заявок. В рамках данной работы под заявкой подразумевается внешнее или внутреннее требование, поступающее в систему или генерируемое частью системы, удовлетворение которого является целью существования системы или приближает систему к реализации цели своего существования. При этом целью существования бизнес-систем является удовлетворение заявок, приносящих непосредственную или опосредованную прибыль.

Основным внешним генератором заявок для системы выступает клиент. Применение данного подхода позволит корректно отобразить всех задействованных в процессе обслуживания лиц и их взаимодействия, а также наглядно проследить процесс движения заявки внутри системы.

Таким образом, целью данной работы является формирование гибридной методологии имитационного моделирования бизнес-процессов на основе агентного и дискретно-событийного подходов, ключевыми особенностями которой являются:

• применение агентного и дискретно-событийного подхода в рамках одной модели;

• представление бизнес-процессов как механизмов обслуживания заявок;

• использование (в качестве базовой) распространенной нотации моделирования бизнес-процессов – BPMN;

• обобщение алгоритмов поведения действующих лиц.

Имитационная модель разрабатываемого подхода может быть представлена путем модификации модели предложенной Е.А. Бабкиным и С.А.

Никулиным [2013]:

M = O, Ag, F, S, где O = { } – множество типов заявок на обслуживание;

Ag – множество агентов системы;

F – множество процессов, выполняемых системой;

S – множество ресурсов, принадлежащих системе.

Auditorium. Электронный научный журнал Курского государственного университета.

2016. № 2 (10) Бабкин Е.А., Копица Е.В. О методологии имитационного моделирования бизнес-процессов на основе агентного и дискретно-событийного подходов

Агент, присутствующий в системе, представлен в виде:

=,, где – алгоритм поведения агента;

– множество атрибутов агента.

Основная задача системы – обслуживание заявок, отличающихся параметрами:

=,, где – время поступления заявки в систему;

– множество атрибутов параметров заявки.

Атрибуты заявки определяют процесс её обслуживания.

Процесс обслуживания, выполняемый системой, объединяет агентов, а точнее, определённый набор выполняемых ими действий в последовательный процесс:

! = !, !, !, !, где – упорядоченная совокупность экземпляров заявок на обслуживание;

– множество агентов, задействованных в процессе обслуживания заявки;

– структура процессов обслуживания заявки;

– набор ресурсов, необходимый для выполнения процесса обслуживания заявки.

Структура процессов обслуживания заявки может быть задана:

=,, где – набор действий процесса обслуживания;

– связи между действиями процесса обслуживания.

В качестве агента может выступать как одиночный агент, так и их коалиция, рассматриваемая на текущем уровне абстракции как одиночный агент.

В качестве примера рассмотрим процесс обслуживания посетителя в ресторане.

Клиент приходит в ресторан с целью поужинать. На входе клиента должен встретить официант и предложить ему столик. Если все столики заняты, то клиент ожидает свободного столика или покидает заведение. Когда клиенту предоставлен столик, он совершает заказ, а официант передает его на кухню. После приготовления заказа официант подает его клиенту. Окончив ужин, клиент запрашивает счет, оплачивает его и покидает заведение. Официант подготавливает столик для следующего клиента.

Диаграмма обслуживания заявки клиента в нотации BPMN представлена на рисунке 1.

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

–  –  –

Другим видом заявок, поступающим в систему, могут быть заявки на бронирование столика. Клиент по телефону или лично бронирует столик в ресторане на определенное время; если места есть, то столик закрепляется за клиентом, иначе происходит отказ в обслуживании. Для данного примера будем рассматривать ситуацию, в которой клиент не составляет заказ во время бронирования. Диаграмма обслуживания заявки клиента на бронирование представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Процесс обслуживания заявки на бронирование столика

В рассматриваемом подходе каждому процессу соответствует определённый пул дорожек, представляющий структуру процесса обслуживания заявки определенного типа. Каждая дорожка соответствует агенту и представляет часть его алгоритма поведения при обслуживания экземпляра заявки типа.

В рамках предлагаемой методологии локальные алгоритмы обслуживания заявок при выполнении действий агрегируются в общие алгоритмы поведения агентов.

Общие алгоритмы поведения агентов могут быть заданы несколькими способами:

• параметрически;

• в виде модели системы массового обслуживания;

• при помощи отдельного алгоритма поведения, например в событийной форме.

При параметрическом задании механизма поведения агентов устанавливаются определенный набор параметров, таких как количество действующих лиц, временные характеристики выполняемых ими действий и их периодичность, необходимые для Auditorium. Электронный научный журнал Курского государственного университета.

2016. № 2 (10) Бабкин Е.А., Копица Е.В. О методологии имитационного моделирования бизнес-процессов на основе агентного и дискретно-событийного подходов выполнения действия ресурсы и их количество. Данный способ задания поведения системы в настоящее время реализуется в большинстве средств имитационного моделирования.

Если алгоритм поведения агента задается при помощи модели массового обслуживания, то может быть описано специфичное поведение различных типов объектов, например, расширить приведенную модель дополнительной должностью – старшего официанта, прерогативой которого будет обслуживание заявок по бронированию столиков, в свободное от выполнения индивидуальных обязанностей время он выполняет обязанности рядового официанта. На рисунке 3 приведены СМО рассматриваемой системы до (a) и после (б) введения новой должности.

–  –  –

Введение данного агента приводит к необходимости применения некоторого аналога механизма наследования из объектно-ориентированной парадигмы программирования, позволяющей отобразить принадлежность обеих должностей к одному классу агентов, но при этом расширить одну из них дополнительным поведением, а также избежать дублирования созданной модели.

Использование отдельного алгоритма позволит специфицировать поведение агентов различными способами, например при помощи нотации BPMN, событийных графов [Бабкин 2005] или с использованием аппаратов динамической логики и логики альтернативного времени [Бугайченко 2006]. Описание поведения агентов при помощи отдельного алгоритма поведения предоставляет широкий спектр возможностей моделирования поведения каждого агента, их взаимодействия между собой и с внешней средой.

Рассмотренный комбинированный подход моделирования бизнес-процессов получен в результате синтеза дискретно-событийной и агентной методологий, в рамках которого агент рассматривается как действующие лицо или группа лиц, способное использовать ресурсы, обслуживать заявки, свободно взаимодействовать между собой и с внешней средой.

Ключевыми преимуществами данного подхода являются:

• применение в качестве базовой модификации широко известной нотации, что позволит снизить требования к квалификации пользователей;

• возможность описания как общего алгоритма работы системы, так и индивидуального поведения действующих лиц;

• возможность частичного импорта существующих моделей.

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

К недостаткам данного подхода можно отнести:

• увеличение сложности моделирования;

• повышение требований к квалификации пользователя.

Дальнейшее развитие данного подхода представляется в формировании графической нотации описания индивидуальных и коллективных алгоритмов поведения агентов, разработке механизмов валидации модели и средств имитационного моделирования на ее основе.

Библиографический список Бабкин Е. А. Событийные модели дискретных систем / Курск. гос. ун-т. Деп. в ВИНИТИ 14.01.05, № 30, 2005. 18 с.

Бабкин Е.А., Копица Е.В. Сравнительный анализ графических нотаций описания бизнес-процессов // Юбилейный сборник научных трудов, приуроченный к 70-летию факультета физики, математики и информатики «Актуальные исследования в области точных наук и их изучения в средних и высших учебных заведениях» / Курск. гос. ун-т.

Курск, 2015. С. 107–111.

Бабкин Е.А., Никулин С.А. Об имитационном моделировании бизнес-процессов средствами UML // Информационные системы: Теория и практика: сб. науч. работ.

Вып. 3 / редкол.: Е.А. Бабкин, В.А. Кудинов, И.В. Селиванова; отв. ред. Е.А. Бабкин;

фак. физии, математики и информатики Курск.гос. ун-та. Курск, 2013. С. 74– 82.

Борщёв А. От системной динамики и традиционного ИМ к практическим агентным моделям: причины, технология, инструменты. URL: www.gpss.ru (дата обращения: 21.01.2015).

Бугайченко Д. Ю. Математическая модель и спецификация интеллектуальных агентных систем // Системное программирование. 2006. № 2. С. 94–115.

Каталевский Д.Ю. Системная динамика и агентное моделирование:

необходимость комбинированного подхода / Н. Новгород. URL:

www.sysdynamics.ru/system/files/5/original/Katalevsky_article_agents_SD.pdf (дата обращения: 21.01.2016).

Fernando Szimanski, Celia G. Ralha, Gerd Wagner, Diogo R. Ferreira, Improving Business Process Models with Agent-based Simulation and Process Mining, BPMDS'13 Working Conference, LNBIP 147, Springer. 2013. P. 124–138.

Salamon T. Design of agent-based models, Czech Republic, ISBN 978-80-904661-1-1.

2011. 209 p.

Auditorium. Электронный научный журнал Курского государственного университета.


Похожие работы:

«Эссе по курсу Защита информации кафедра радиотехники Московский физико-технический институт (ГУ МФТИ) Хеширование. Чуркин Илья Гр. 413 Содержание.1. Описание хеширования.2. Применение хешей.3. Методы взлома и спо...»

«Бураго Н.Г., Никитин И.С., Юшковский П.А., Якушев В.Л. Анизотропия усталостных свойств материала и ее влияние на долговечность элементов конструкции // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2016. – № 4. – С. 72–85. DOI: 10.15593/perm.mech/2016.4.05...»

«Русинова Анна Михайловна Динамика шайбы на наклонной плоскости с трением Специальность: 01.02.01 теоретическая механика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва, 2015 Работа выполнена на кафедре теоретической механики и мехатроники механ...»

«1 ИНФОРМАЦИОННАЯ КАРТА ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ 1. Название программы "Юный связист"2. Вид, тип программы: спортивно – техническое направление, авторская.3. Продолжительность освоения программы (сколько лет) 3 года 4. Возрастной диапазо...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ВЛАДИВОСТОКСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИКИ И...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ГОСТ Р СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ АУДИОВИЗУАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ (РАВИС) Контрольный радиоприемник. Общие технические требования Настоящий проект стандарта не подлежит применению до его...»

«ОТЧЕТ СЕКРЕТАРИАТА 5й Всемирный Конгресс ICEM Буэнос-Айрес, 24-26 ноября 2011 года Содержание Содержание 1. Генеральный отчет 2. Отчеты по межотраслевой работе a) Работа с женщинами b) Охрана труда и устойчивое развитие 3. Отраслевые отчеты...»

«Информация подготовлена по материалам, полученным из сети "Интернет" 05.05.2017 Агродайджест "Росспецмаш": поставки отечественной сельхозтехники на внутренний рынок РФ в I квартале 2017 года выросли на 23,4% В I квартале 2017 года российские сельхозмашиностроители поставили аграриям техники и оборудования на общую сумму 19 млрд руб., что на...»

«Пояснительная записка. Рабочая программа по литературе для 10-11 класса разработана на основании следующих документов федерального уровня:Федерального Закона от 29.12.2012г. № 273-ФЗ "Об образовании в Российской Федерации" с изменениями и дополнениями;Приказа Министерства образования РФ от 05.03.2004г. № 1...»

«УДК 515.162.8 Казанцев Александр Дмитриевич Слоения на поверхностях в дополнениях к зацеплениям 01.01.04 геометрия и топология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва 2011 Работа выполнена на кафедре высшей геометрии и топологии Механикоматематического факультета Московского государственного университета имени М.В....»








 
2017 www.kniga.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.