Александр Геннадиевич Жихарев, доктор технических наук, доцент, директор Института инженерных и цифровых технологий
308015, г. Белгород, ул. Победы, 85
Scopus ID: 56736375800
Alexander G. Zhikharev, Dr.Sci. (Eng.), Associate Professor, Director of the Institute of Engineering and Digital Technologies
85, Pobedy Str., Belgorod, 308015
Scopus ID: 56736375800
Елена Викторовна Малкуш, аспирант кафедры «Информационных и робототехнических систем»
308015г. Белгород, ул. Победы, 85
Elena V. Malkush, Postgraduate student of the Department of Information and Robotic Systems
85, Pobedy Str., Belgorod, 308015
Сергей Игоревич Маторин, доктор технических наук, профессор кафедры «Информационных и робототехнических систем»
308015, г. Белгород, ул. Победы, 85
Scopus ID: 6602150407
ResearcherID: AAN-5244-2021
Sergey I. Matorin, Dr.Sci. (Eng.), Professor of the Department of Information and Robotic Systems
85, Pobedy St, Belgorod, 308015
Scopus ID: 6602150407
ResearcherID: AAN-5244-2021
Introduction. The BPMN standard system (notation) is widely used in business process modeling. However, it is not expressive enough to represent technical and production mechanisms. BPMN poorly describes parallel flows with strict resource constraints, insufficiently supports modeling of physical parameters and technological conditions. These and other shortcomings worsen the analysis of performance and reliability, reduce the applicability of models for optimization and verification. The objective of the presented work is to create a method that uses an alternative notation and thus limits the impact of the listed shortcomings of BPMN in modeling production processes.
Materials and Methods. The basis of the new solution was a comparison of BPMN and the notation for the system “node – function – object” (NFO). The elements of the diagrams were the intersections of some connections (nodes). They contained functional elements (functions, processes), which in some cases also had the characteristics of a substance (objects). A comparative analysis of the normative systems of BPMN and NFO showed the possibility of mutual transformation of diagrams. The processes were visualized using the CASE (Computer Aided Software Engineering) tool NFO-toolkit and the Stormbpmn program according to the BPMN rules. The NFO diagram was described in the XPDL2 language.
Results. Six sequential operations have been developed for converting a NFO diagram into BPMN, and four — for the reverse transformation. The scheme of component production is shown in the context and decomposition, from the requirement for the development of the workflow to the issuance of products. Decompositions of the NFO elements “Injection Molding Machine”, “Master” and “Development Department” are presented, each of which corresponds to a decomposition of the same-name track of the BPMN notation pool. It has been proven that converting a BPMN diagram to a NFO improves the description of the process as a whole and to any degree of detail. The NFO approach does not refer to the graphical notation system of BPMN, which increases labor costs and the risk of simulation errors. The XPDL language describes processes, connectors, splitters, relationships, external entities, and other elements of NFO diagrams.
Discussion. The main advantages of NFO notation over the BPMN approach are: easier procedure for creating models and their better visualization. A simple graphic set of NFO reduces simulation time and increases its accuracy. The NFO approach is focused on taking into account information and material connections. This means that it is possible to conduct functional cost CASE analysis, which is impossible using the BPMN method. The XPDL language is suitable for describing elements of NFO diagrams, and the solution can be Russified.
Conclusion. Content redundancy and other shortcomings of the BPMN notation are eliminated through using a more universal and convenient notation — NFO. The research results will contribute to the development of the theory and practice of graphanalytic modeling of production processes, and simplify the procedure for their development and automation.
Введение. При моделировании бизнес-процессов широко используется нормативная система (нотация) BPMN. Однако она недостаточно выразительна для представления технических и производственных механизмов. BPMN плохо описывает параллельные потоки с жесткими ресурсными ограничениями, слабо поддерживает моделирование физических параметров и технологических условий. Эти и другие недочеты ухудшают анализ производительности и надежности, снижают применимость моделей для оптимизации и верификации. Цель представленной работы — создать метод, который задействует альтернативную нотацию и таким образом ограничит влияние перечисленных недостатков BPMN при моделировании производственных процессов.
Материалы и методы. Базой нового решения было сопоставление BPMN и нотации для системы «узел – функция – объект» (УФО). Элементы диаграмм — это перекрестки некоторых связей (узлы). В них расположены функциональные элементы (функции, процессы), имеющие в некоторых случаях и характеристики субстанции (объекты). Сравнительный анализ нормативных систем BPMN и УФО показал возможность взаимного преобразования диаграмм. Процессы визуализировали с помощью CASE-инструмента (от англ. computer aided software engineering) NFO-toolkit (от англ. набор инструментов УФО) и программы Stormbpmn по правилам BPMN. УФО-диаграмму описали на языке XPDL1.
Результаты исследования. Разработаны шесть последовательных операций для преобразования УФО-диаграммы в BPMN и четыре — для обратной трансформации. В контексте и декомпозиции показана схема выпуска комплектующих — от требования на разработку технологического процесса до выдачи изделий. Представлены декомпозиции УФО-элементов «Термопластавтомат», «Мастер» и «Отдел разработки», каждому из которых соответствует декомпозиция одноименной дорожки пула BPMN-нотации. Доказано, что преобразование диаграммы BPMN в УФО улучшает описание процесса в целом и с любой степенью подробности. УФО-подход не обращается к графической системе обозначений BPMN, из-за которой возрастают трудозатраты и риски ошибок моделирования. На языке XPDL описаны процессы, соединители, разветвители, связи, внешняя сущность и другие элементы УФО-диаграмм.
Обсуждение. Основные преимущества УФО-нотации перед BPMN-подходом: более легкая процедура создания моделей и лучшая их наглядность. Простой графический набор УФО сокращает время моделирования и повышает его точность. УФО-подход ориентирован на учет информационных и материальных связей. Значит, можно проводить функционально-стоимостной CASE-анализ, что невыполнимо методом BPMN. Язык XPDL подходит для описания элементов УФО-диаграмм, причем решение можно русифицировать.
Заключение. Содержательная избыточность и другие недостатки нотации BPMN исключаются при использовании более универсальной и удобной нотации — УФО. Итоги исследования будут способствовать развитию теории и практики графоаналитического моделирования производственных процессов, позволят упростить процедуру их разработки и автоматизации.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.