ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

Динамическое моделирование предметной области

с IBM WebSphere Business Modeler Advanced 7.0

1. Цель работы

Целью работы является изучение технологии построения модели процесса в нотации BPMN с использованием пакета IBM WebSphere Business Modeler Advanced.

2. Задачи работы

Основными задачами лабораторного практикума являются: закрепление и расширение теоретических знаний студентов, приобретение навыков моделирования простых процессов в IBM WebSphere Business Modeler Advanced.

3. Краткие теоретические сведения для выполнения лабораторного практикума Нотация по моделированию бизнес-процессов (The Business Process

Modeling Notation, BPMN) - это стандарт для моделирования бизнес процессов и сетевых услуг, который впервые был выпущен в мае 2004 года. Руководство-спецификация представляет собой более чем двухлетние усилия BPMI Notation Working Group.

Конечный результат BPMN составляет диаграмма бизнес-процесса (Business Process Diagram, BPD), отображающая поток работ в реальном масштабе времени в виде отдельных шагов и задач, основанный на стандартах графической нотации. В диаграмму могут входить условия, от которых зависит выбор этих операций, а также ресурсы, необходимые для их выполнения.

Выделяют четыре основные категории элементов, размещаемых на BPM - диаграммах:

• Объекты потока управления (Flow Objects): события, действия и логические операторы;

• Соединяющие объекты (Connecting Objects): поток управления, поток сообщений и ассоциации;

• Роли или зоны ответственности (Swimlanes): пулы и дорожки; • Артефакты (Artifacts): данные, группы и текстовые аннотации. Программный продукт IBM Web Sphere Business Modeler

поддерживает нотацию BPMN 2.0. Он предназначен для создания моделей бизнес-процессов, их документирования, имитационного моделирования и анализа. Данный инструмент создан специально для бизнес-аналитиков, имеет удобный и понятный интерфейс для создания моделей.

2

Одним из важных преимуществ IBM Web Sphere Business Modeler является возможность симуляции бизнес-процесса с указанием временных и денежных затрат. При создании модели можно распределять роли.

Возможность симулировать процессы - мощнейшее средство бизнес-анализа. Выполнение имитаций в WebSphere Business Modeler помогает определить текущую эффективность любого процесса. С помощью сценариев "что, если..." можно варьировать исходные данные для процесса. Можно регулировать ресурсы, текущее распределение ресурсов, расписания, стоимости – любое условие, которое может повлиять на результаты процесса. Эта возможность помогает планировать деловые операции, просчитывать узкие места и быть готовым к любым неожиданностям.

4. Краткое руководство пользователя по использованию

программного продукта IBM Web Sphere Business Modeler Advanced Для запуска Web Sphere Business Modeler Advanced 6.2 необходимо в

меню Пуск/ Программы выбрать IBM WebSphere Business Modeler -> IBM WebSphere Business Modeler Advanced 6.2.

Следующий шаг – выбор так называемой рабочей области. IBM WebSphere Business Modeler хранит все проекты в папке, называемой рабочей областью.

При первом запуске Business Modeler необходимо создать рабочую область, которая будет использована при последующих запусках программного продукта. Необходимо указать, в какой папке будет размещаться рабочая область в вашими проектами (создать новую папку при необходимости), и нажать кнопку «ОК».

Далее необходимо снять галочку с пункта «Использовать это значение по умолчанию в дальнейшем», чтобы другие студенты не использовали вашу рабочую область для сохранения своих проектов.

После создания (загрузки) рабочей области можно приступать к работе с проектами.

5. Методика выполнения лабораторной работы

Упражнение 1. Создание и настройка нового проекта моделирования

Результатом выполнения данного упражнения будет являться готовый настроенный проект моделирования, имеющий типовую структуру, включающую в себя процесс.

Под проектом в IBM Web Sphere Business Modeler понимается контейнер верхнего уровня, который включает в себя различные каталоги, бизнес-элементы, модели, процессы и т.д. Проект может быть создан на основе одного из шаблонов в зависимости от целей моделирования (проект

3

Java, проект модуля, проект схемы данных и т.д.). В данном случае мы будем работать с проектом моделирования бизнеса.

Для создания нового проекта моделирования бизнеса выберите на

панели инструментов значок «Новый проект моделирования бизнеса» (или выберите пункты меню «Файл» → «Создать элемент моделирования» → «Проект моделирования бизнеса»). Откроется окно создания проекта (Рис. 1).

В поле «Новое имя проекта» введите название проекта.

Примечание. Имя проекта в рамках одной рабочей области должно быть уникально.

Впишите имя создаваемого процесса. В качестве примера рассмотрим процесс выполнения курсовой работы. В поле «Имя каталога процессов по умолчанию» изменения вносить не нужно.

Рисунок 1 – Окно создания нового проекта моделирования бизнеса

После нажатия на кнопку «Далее» необходимо указать формат модели, для этого в меню «Вид диаграмм» выбрать «Стиль BPMN», а в качестве макета - «Свободный макет» (Рис. 2).

4

Рисунок 2 – Окно редактора по умолчанию для процессов

Далее необходимо нажать на кнопку «Готово». Создание проекта может занять некоторое время.

Затем необходимо выполнить настройку проекта. Удобнее всего применить четырехпанельный режим, при котором будет отражаться дерево проекта. Для этого на панели инструментов необходимо нажать на

кнопку . В четырехпанельном режиме будут отображаться следующие проекции: дерево проекта (рис. 3), панель атрибутов, схема проекта и непосредственно окно диаграммы. Данные панели можно перемещать, закрывать и восстанавливать в случае необходимости. Также можно применить однопанельный режим для рабочей области (в данном случае будет открыта только проекция диаграммы) или двухпанельный формат (проекция диаграммы и панель атрибутов).

Дерево проекта для рассматриваемого примера будет выглядеть, как это показано на рисунке 3.

5

Рисунок 3 – Дерево объектов

Упражнение 2. Создание простой диаграммы процессов

В результате выполнения данного упражнения будет создана упрощенная модель процесса курсового проектирования, содержащая элементы потока управления, соединенные потоками операций.

Для работы с этим модулем следует включить режим расширенного бизнес-моделирования. Для этого выберите «Моделирование» -> «Режим» -> «Расширенный» (Рис. 4).

Рисунок 4 – Выбор режима моделирования

6

Для того чтобы смоделировать бизнес-процесс, необходимо создать

диаграмму процесса, в которую можно включить элементы потока управления, соединения и бизнес-элементы.

Перед тем, как приступить к добавлению элементов на диаграмму, необходимо открыть диаграмму процесса.

Для этого в Дереве проектов выберите интересующий процесс и откройте его двойным щелчком левой кнопки мыши. Нужный процесс откроется в редакторе процессов.

Примечание: В дереве проектов процесс «Выполнение курсовой

работы» будет показан с небольшим значком предупреждения . Такой же значок появится в диаграмме на начальном узле и узле остановки, которые добавляются по умолчанию в любую новую диаграмму процесса. Он указывает, что для этих узлов нет соединений входа и выхода. Соединения будут добавлены в диаграмму позже, в одном из последующих этапов выполнения лабораторной работы.

Теперь можно приступить к добавлению элементов в диаграмму

процесса «Выполнение курсовой работы».

5.1. Добавление задач в диаграмму процесса

Для того чтобы добавить задачи в модель процесса «Выполнение курсовой работы», выполните следующие действия:

1. В Палитре элементов выберите значок задачи подходящего типа (рис. 5).

Рисунок 5 – Типы задач в IBM WebSphere Business Modeler Advanced

6.2

2. Перетащите выбранный элемент в редактор процессов. На диаграмме процесса появится значок задачи.

3. Введите имя задачи, например, «Получение задания». После ввода имени задачи нажмите Enter.

Примечание. Имя задачи можно вводить непосредственно в самом

элементе, а также во вкладке «Общие» панели атрибутов, которая расположена в нижней части окна программы (Рис. 6).

7

Рисунок 6 – Ввод имени задачи

Аналогичным образом добавим в проект еще ряд задач и разместим их в поле диаграммы в порядке следования (Рис 7). Обратите внимание, что задача «Посещение консультаций» в рассматриваемом случае является неавтоматизированной, в то время как все остальные предполагают некоторую автоматизацию.

Рисунок 7 – Добавление задач в диаграмму

Далее необходимо связать задачи потоками операций и показать логику их взаимодействия при помощи шлюзов.

В нашем случае процесс может быть описан следующим образом: Студент получает задание, далее выполняет разделы курсовой работы и посещает консультации, после чего оформляет пояснительную записку и затем защищает курсовую работу.

Следовательно, поскольку работы «Подготовка разделов курсовой работы» и «Посещение консультаций» выполняются параллельно, необходимо выбрать параллельный шлюз для разветвления и слияния потоков операций.

Чтобы добавить шлюз, необходимо в палитре элементов выбрать соответствующий элемент и перетащить его на диаграмму (Рис. 8).

8

Рисунок 8 – Добавление шлюзов

Следующий этап – соединение элементов потока управления потоками операций.

Для этого необходимо на палитре элементов выбрать значок соединения (рис. 9).

Рисунок 9 – Соединение

Соединение элементов происходит следующим образом. Необходимо подвести указатель мыши к правой границе элемента-источника (появится указатель в виде линии со стрелкой), щелкнуть по исходному элементу левой кнопкой мыши, подвести указатель мыши к элементу, с которым производится соединение (данный элемент будет выделен цветной каймой), и щелкнуть по нему левой кнопкой мыши.

Модель с установленными соединениями будет выглядеть следующим образом (рис. 10):

9

Рисунок 10 – Простейшая модель процесса

Рисунок 11 – Модель с подпроцессом

10

Упражнение 4. Усложнение модели процесса

Результатом выполнения данного упражнения будет усложненная модель процесса, разделенная на дорожки.

Приведенная на рисунке 10 модель является упрощенной. В реальной жизни процессы являются более сложными, каждая задача может быть представлена как подпроцесс. Усложним нашу модель, добавив в нее дополнительные элементы (подпроцессы, шлюзы, а также зоны ответственности – пулы и дорожки).

5.2. Создание подпроцессов

Подпроцесс в IBM WebSphere Business Modeler может быть создан двумя способами:

1) добавлением нового элемента соответствующего типа, благодаря его выбору из Палитры элементов (рис. 12).

Рис. 12 – Изображение подпроцесса в Палитре элементов

2) преобразованием существующей задачи модели в подпроцесс. Для этого необходимо выбрать задачу, щелкнуть по ней правой кнопкой

мыши и в меню «Преобразовать в» выбрать «Локальный процесс» (рис. 13).

Рисунок 13 – Преобразование задачи в подпроцесс

Преобразуем в нашем примере задачу «Подготовка разделов курсовой работы» в подпроцесс (локальный процесс в терминологии IBM). Модель с подпроцессом представлена на рисунке 11. На нем подпроцесс представлен в свернутом виде; чтобы увидеть его содержимое, необходимо нажать на значок «+» в его нижней части.

В результате подпроцесс примет следующий вид (рис.14):

11

Рисунок 14 – Развернутый подпроцесс

Необходимо создать элементы потока управления, которые включает в себя подпроцесс, и связать их потоками операций.

Вербальное описание подпроцесса подготовки разделов курсовой работы: В процессе работы студент работает параллельно над теоретической практической частями. Графическое описание представлено на рис.15.

Рисунок 15 – Диаграмма подпроцесса

Диаграмма процесса выполнения курсовой работы с развернутым подпроцессом будет выглядеть следующим образом (рис.16):

12

Рисунок 16 – Модель с развернутым процессом

13

5.3. Добавление эксклюзивного шлюза в диаграмму процесса На деле процессы не всегда линейны, иногда требуется выбрать один из

путей развития событий. Усложним наш процесс курсового проектирования путем добавления эксклюзивного шлюза (шлюза решения в терминологии IBM) в диаграмму процесса.

У простого решения есть одна входящая ветвь с одним входом и две исходящих ветви с одним выходом каждая. Если при выполнении процесса определенное условие истинно, то поток идет по одной исходящей ветви, а если ложно - по другой. Решение выбирает результат на основе входных данных.

После оформления пояснительной записки необходимо проверить условие на допуск к защите. Таким образом, если студент допущен к защите, то он защищает работу, иначе – получает допуск (Рис. 17). Для того чтобы модель правильно отражала реальный процесс принятия решения, диаграмма процесса должна содержать исключающий выбор. Для реализации сценария "или-или" в процесс следует добавить простое решение.

Чтобы реализовать данную ситуацию, необходимо в модель включить дополнительную задачу («Получение допуска»), а также добавить эксклюзивный шлюз.

Для добавления простого решения к процессу откройте процесс «Выполнение курсовой работы» в редакторе процессов и выполните следующие действия:

1. Удалите поток операций между задачами «Оформление пояснительной записки» и «Защита».

2. В наборе элементов выберите значок решения . 3. Поместите курсор справа от задачи «Оформление пояснительной записки»

и щелкните левой кнопкой мыши, чтобы добавить решение в диаграмму процесса. 4. Введите имя решения: «Допуск к защите есть?». После этого элементы в соответствии с логикой соединяются потоками

операций. Данный фрагмент модели будет выглядеть так, как показано на рис. 17:

Рисунок 17 – Добавление условия на диаграмму

14

Обратите внимание, что это решение дает ответ «Да» или «Нет» на вопрос «Допуск к защите есть?» По умолчанию, эти два возможных ответа равновероятны. При необходимости вероятность можно изменить.

Поскольку при рассмотрении допуска существует всего два варианта решения – есть или нет, то решение направляет данные по нужному пути. Если на вопрос дается ответ «Да», то данные направляются в задачу «Защита». В противном случае данные направляются в неавтоматизированную задачу «Получение допуска к защите».

5.4. Создание бизнес-элементов

Бизнес-элементы – это объекты, которые передаются от одной задачи к другой и в процессе могут изменяться в ходе процесса.

В нашем случае в качестве бизнес-элементов можно выбрать следующие: задание, которое студент получает от преподавателя, протокол консультаций, в котором учитываются замечания преподавателя, пояснительная записка и раздел курсовой работы.

Для создания бизнес-элементов необходимо выполнить следующие действия: 1. В дереве проектов щелкнуть правой кнопкой мыши по папке «Бизнес-

элементы» и выберите меню «Создать» -> «Бизнес-элемент». 2. В окне создания бизнес-элемента заполните поля имени и описания. В результате в дереве проектов отобразятся 4 бизнес-элемента, как это

показано на рис. 18.

Рисунок 18 – Список бизнес-элементов проекта

Для каждого бизнес-элемента будет открыто соответствующее окно редактирования, куда можно вносить атрибуты, правила и прикреплять документы, а также задать шаблон для бизнес-элемента.

Зададим атрибуты для бизнес-элементов. Для этого в окне редактирования свойств бизнес-элемента (открыть его можно двойным щелчком левой кнопки мыши по бизнес-элементу в дереве проекта) нажать на кнопку «Добавить» и ввести атрибуты с указанием типа данных. Для бизнес-элемента «Задание» добавим следующие атрибуты (вариант – целое, тема – текст, дисциплина – текст) – рис. 19.

15

Рисунок 19 – Редактирование атрибутов бизнес-элемента

Аналогичным образом добавим атрибуты к другим бизнес-элементам проекта (табл. 1). Обратите внимание, что для всех атрибутов используются простые типы данных.

Таблица 1 – Атрибуты бизнес-элементов

Бизнес-элемент Атрибут Тип атрибута (простой) Пояснительная записка Вариант Целое (байт)

Тема Текст ФИО студента Текст Кол-во страниц Целое (байт)

Раздел курсовой работы № раздела Текст Кол-во страниц Целое (байт)

Протокол консультаций Дата Дата Замечание Текст

После редактирования атрибутов необходимо сохранить изменения и закрыть окно редактирования свойств бизнес-элементов.

Теперь необходимо добавить вновь созданные бизнес-элементы в модель. Любой бизнес-элемент должен быть связан с соединением (или: любой бизнес-элемент передается посредством соединения или потока управления).

Для того чтобы связать бизнес-элемент с соединением, необходимо правой кнопкой мыши щелкнуть по потоку управления, выбрать пункт меню «Связать

16

данные», в окне выбора типа данных указать сложный тип и в открывшемся внизу дереве проектов выбрать необходимый бизнес-элемент (рис. 20).

Рисунок 20 – Выбор типа данных, передаваемых посредством соединения

Задача «Получение задания» передает бизнес-элемент «Задание». Поскольку далее следует параллельный шлюз, бизнес-элемент «Задание» автоматически передается на вход задач, выполняемых параллельно (рис. 21):

17

Рисунок 21 – Фрагмент модели с бизнес-элементами

Аналогичным образом добавим остальные бизнес-элементы. В результате подпроцесса «Подготовка разделов курсовой работы» и задачи «Посещение консультаций» создается бизнес-элемент «Раздел курсовой работы», который передается на задачу «Оформление пояснительной записки». Поток управления, связанный с задачей «Оформление пояснительной записки» будет связан с бизнес-элементом «Пояснительная записка». Модель с бизнес-элементами представлена на рис. 22.

Обратите внимание, что подпроцесс «Подготовка раздела курсовой работы» на выходе порождает бизнес-элемент «Раздел курсовой работы», а задача «Посещение консультаций» - бизнес-элемент «Протокол консультаций». Далее следует шлюз для объединения, который передает данные на задачу «Оформление пояснительной записки». Передача различных бизнес-элементов через данный шлюз противоречит его логике, потому что его цель – слияние потоков управления в один. Следовательно, автоматически создаются дополнительные входы и выходы (по два на каждую ветвь), что вызовет неизбежные проблемы при имитации процесса.

Для того чтобы этого избежать, внесем изменения в нашу модель: удалим шлюз объединения и потоки управления направим непосредственно на задачу (рис. 23).

18

Рисунок 22 – Модель с бизнес-элементами

Рисунок 23 – Скорректированная модель для имитации

19

5.5. Добавление зон ответственности (пулов и дорожек)

Часто в ходе бизнес-процесса задействовано не одно лицо (отдел, подразделение), а несколько. При этом важно показать, как распределяются задачи для каждого из действующих лиц и в какой последовательности они выполняются.

В BPMN для этого предназначены специальные элементы – пулы и дорожки. В процессе курсового проектирования задействованы несколько

действующих лиц: студент, преподаватель, комиссия, деканат. Выделим только 2 из них: студент и преподаватель.

Для того чтобы создать дорожки, необходимо выделить роли. Чтобы создать роль, необходимо в дереве проекта выбрать элемент

«Ресурсы», щелкнуть по нему правой кнопкой и в выпадающем меню выбрать пункты «Создать» - «Роль». Откроется окно «Создание роли» (рис. 24).

Рисунок 24 – Создание роли

20

В поле имени необходимо ввести имя роли, например, «Студент» или «Преподаватель», добавить описание роли в соответствующем поле и нажать кнопку «Готово».

При добавлении ролей будет открываться окно редактирования ресурсов, куда можно добавить сведения о квалификации. Оставим в этом окне все без изменения и закроем его.

Чтобы создать дорожки для соответствующих ролей, необходимо на панели

инструментов выбрать значок и в выпадающем меню выбрать пункт «Роль». В результате в левой части диаграммы появится дорожка с названием Unassigned, где будет располагаться диаграмма (рис.25).

Рисунок 15 – Фрагмент диаграммы с дорожкой

В нашем случае необходимо выделить 2 дорожки: «Преподаватель» и «Студент». Для этого нужно правой кнопкой щелкнуть по дорожке «Unassigned» и выбрать пункты меню «Вставить дорожку» –> «Выше». В открывшемся диалоговом окне выбираем роль «Преподаватель». В результате в поле диаграммы появляется еще одна дорожка. Аналогично добавляем дорожку для роли «Студент» (рис. 26).

21

Рисунок 26 – Дорожки

Далее необходимо распределить задачи между ролями и создать дополнительные. В предыдущих упражнениях мы описывали действия студента. Теперь добавим задачи для преподавателя. Поскольку инициатором процесса является преподаватель, перенесем начальное состояние в его дорожку. Процесс курсового проектирования начинается с выдачи заданий. Соответственно, добавим новую задачу для преподавателя: «Проведение групповой консультации». Далее студент задание получает и приступает к выполнению. Следовательно, переносим задачу «Получение задания» в дорожку «Студент». Аналогичным образом поступим со всеми элементами модели. В результате получим следующее (рис. 27):

Рисунок 27 – Распределение задач по дорожкам

22

После того, как все элементы модели перенесены на дорожки студента и преподавателя, дорожку Unassigned нужно удалить. Для этого необходимо щелкнуть по ней правой кнопкой мыши и выбрать пункт меню «Удалить дорожку».

Добавим для преподавателя еще 2 важных задачи: «Консультирование» и «Оценивание».

Таким образом, вербальное описание процесса будет выглядеть так: Преподаватель выдает задание на курсовую работу, студент его получает, выполняет разделы и посещает консультации. Преподаватель его консультирует, когда консультации закончены, оформляется пояснительная записка и работа защищается. По результатам защиты преподаватель оценивает работу. На этом процесс заканчивается.

Модель данного процесса представлена на рисунке 28, 28а.

23

Рисунок 28 – Модель процесса курсового проектирования с разбиением на дорожки

24

Рисунок 28а – Модель без разбиения на дорожки

25

Упражнение 5. Имитация процесса

5.6. Запуск имитаций Перед имитацией диаграмму процесса необходимо сохранить. Каждый раз

Business Modeler создает моментальную копию имитации. Это говорит о том, что если в модель были внесены изменения после создания моментальной копии имитации, то эти изменения не будут сохранены в текущей копии имитации и необходимо будет создать новую.

Для запуска имитации процесса «Выполнение курсовой работы» выполните следующие действия:

1. В дереве проектов щелкните правой кнопкой мыши по рассматриваемому процессу. Выберите пункт меню «Имитировать» (Рис. 29). В открывшемся окне нажмите кнопку «ОК».

Рисунок 29 – Имитировать процесс

2. Появится окно запроса проверки модели на наличие узлов завершения

процесса. В данном окне необходимо нажать кнопку «Да». В случае если проверка синтаксиса модели будет пройдена успешно, появится сообщение «Проверка выполнена. Все проанализированные прецеденты содержат узлы завершения» и будет предложено продолжить создание моментальной копии имитации.

Примечание. Если в ходе проверки обнаружатся ошибки, будет выдано соответствующее предупреждение. Рекомендуется перед созданием моментальной копии имитации ошибки устранить.

Полный список ошибок, возникающих в ходе моделирования процесса, отображается автоматически при сохранении модели на панели атрибутов в одноименной вкладке (рис. 30).

26

Рисунок 30 – Перечень ошибок

3. Когда моментальная копия имитации успешно создана, можно задать

параметры имитации. Для этого в панели атрибутов существует закладка «Атрибуты». На вкладках «Обзор», «Общие», «Логика входа», «Пул ресурсов», «Прерывания» можно задавать параметры имитации, такие как: стоимостные характеристики каждой задачи, дата начала и завершения процесса, длительность имитации, ресурсы, доступные во время имитации и т.п.

4. Для запуска имитации необходимо в панели атрибутов переключиться на закладку «Панель управления имитацией». В верхнем правом углу панели

щелкните на значке «Выполнить имитацию» ( ). Будет запущена имитация. В процессе имитации в соответствии с заданными параметрами и

синтаксисом маркер проходит весь процесс от начальной точки до конечной (рис. 31). Таким образом, отслеживается динамика процесса. В случае если маркер успешно доходит до узла завершения процесса, на панели управления имитацией появляется сообщение «Имитация завершена». В случае если по той или иной причине конечная точка не может быть достигнута, выдается сообщение вида «Имитация завершена, но не все задачи выполнены успешно». Причину сбоя можно узнать, перейдя по ссылке «Подробные сведения».

Рисунок 31 – Фрагмент процесса на стадии имитации

27

5.Задание на лабораторную работу Построить динамическую модель в нотации BPMN предметной области в

соответствии с вариантом задания, определенным преподавателем. Имитировать работу процесса.

6. Порядок выполнения работы 1. Построить простую модель процесса, содержащую задачи, шлюзы и

потоки операций. 2. Усложнить модель, добавив к ней подпроцесс и бизнес-элементы.

Определить атрибуты бизнес-элементов. 3. Добавить в модель дополнительный шлюз 4. Добавить разделение модели на дорожки 4. Проверить правильность построения модели 5. Выполнить имитацию, проанализировать результаты имитации 7. Требования к отчету Отчет должен быть представлен в электронном виде и включать в себя

следующие разделы: А) титульный лист Б) простая модель процесса В) усложненная модель процесса Г) параметры бизнес-элементов и ресурсов Д) результаты имитации Е) выводы по результатам моделирования и имитации