Архитектура предприятия и инструменты ее моделирования

Рассматриваются состав, структура и процесс создания архитектуры предприятия. Анализируются существующие среды и методологии моделирования архитектуры предприятия. Отмечено, что в ближайшее время архитектура предприятия превратится в одно из главных средств управления изменениями на предприятии в РВ.

В самом общем виде под архитектурой предприятия (ЕА - Enterprise Architecture) понимается всестороннее и исчерпывающее описание (модель) всех его ключевых элементов и межэлементных отношений. Согласно ISO 15704 ("Industrial Automa-tion Systems - Requirements for Enterprise-Reference Architectures and Methodologies. 1999") архитектура предприятия должна включать роль людей, описание процессов (функции и поведение) и представление всех вспомогательных технологий на протяжении всего жизненного цикла предприятия. Архитектура (в соответствии с документом "Federal Enterprise Architecture Framework. Dev. by: The Chief Information Officers Council (USA)") является стратегической информационной основой, определяющей:
структуру бизнеса;
информацию, необходимую для ведения бизнеса;
технологии, применяемые для поддержания бизнес-операций;
процессы преобразования, развития и перехода, необходимые для реализации новых технологий в ответ на изменение/появление новых бизнес-потребностей.

Состав, структура и процесс выстраивания архитектуры

Архитектура предприятия традиционно представляется в виде следующих слоев: корпоративные миссия и стратегия, цели и задачи; бизнес-архитектура; системная архитектура (ИТ - архитектура).

Корпоративные миссия и стратегия определяют основные направления развития предприятия и ставят долгосрочные цели и задачи.

Бизнес-архитектура на основании миссии, стратегии развития и долгосрочных бизнес-целей определяет необходимые для их реализации бизнес-процессы, информационные и материальные потоки, а также поддерживающую их организационно-штатную структуру.

Системная архитектура определяет совокупность методологических, технологических и технических решений для обеспечения информационной поддержки деятельности предприятия, определяемой его бизнес-архитектурой, и включает архитектуру приложений, данных и техническую архитектуру.

Исследования выполнены автором в рамках работ Фонда ФОСТАС в 2003 г. Публикация осуществляется на основе разрешения, полученного Фондом от МЭРТ.

Архитектура приложений, в свою очередь, включает:
собственно прикладные системы, поддерживающие исполнение бизнес-процессов;
интерфейсы взаимодействия прикладных систем между собой и с внешними системами и источниками или потребителями данных;
средства и методы разработки и сопровождения приложений.

Архитектура данных включает: БД и хранилища данных; системы управления БД или хранилищами данных; правила и средства санкционирования доступа к данным. Техническая архитектура состоит из сетевой архитектуры и архитектуры платформ. Сетевая архитектура включает:
локальные и территориальные вычислительные сети;
используемые в сетях коммуникационные протоколы, сервисы и системы адресации;
аварийные планы по обеспечению бесперебойной работы сетей в условиях чрезвычайных обстоятельств.

Архитектура платформ включает:
аппаратные средства вычислительной техники - серверы, рабочие станции, накопители и другое компьютерное оборудование;
операционные и управляющие системы, утилиты и офисные программные системы;
аварийные планы по обеспечению бесперебойной работы аппаратуры (главным образом - серверов) и БД в условиях чрезвычайных обстоятельств.

Основными этапами процесса построения архитектуры предприятия являются:
осознание необходимости построения архитектуры;
формирование рабочей группы;
выбор среды и средств моделирования и репозитория;
наполнение среды фактическим материалом (формирование архитектуры);
использование, расширение и сопровождение. Отметим, что в состав рабочей группы должен входить выделенный относительно новый ролевой участник - архитектор, который фактически является постановщиком задач на архитектурные изменения на основании как изменившихся внешних условий, так и понимания недостатков существующего положения дел.

Моделирование архитектуры

Модель архитектуры предприятия аккумулирует знания о его процессах, поведении, информационных и материальных потоках, ресурсах и организационных единицах, инфраструктуре и архитектуре систем. При этом главной целью моделирования должно являться не только повышение интегрированности предприятия, но и поддержка его анализа в самых различных разрезах (экономических, организационных, качественных, количественных и т.д.) для совершенствования деятельности по принятию решений, контролю, координации и мониторингу различных его частей. Чтобы иметь полное понимание бизнеса, необходимо иметь ответы на вопросы - кто, что, когда, зачем, где и как осуществляет.

Среда моделирования архитектуры предприятия должна включать четыре компонента.
1) Блок элементарных объектов предприятия:
      описания (представления) элементарных объектов (например, конкретного продукта/услуги, производимого на предприятии в настоящее время);
      средства, используемые для порождения таких представлений (т.е. данных по объектам) со-гласно определенным правилам (например, ERP, SCM, CRM, СУБД).
2) Блок моделей архитектуры предприятия:
      собственно модели различных видов (процессно-функциональные, информационные, ресурсные, организационные и др.), состоящие из элементов, абстрактно отображающих элементарные объекты;
      средства моделирования, обеспечивающие анализ, проектирование и использование моделей.
3) Блок языков и методологий моделирования, включая:
      общемодельные конструкции;
      процессы моделирования архитектуры предприятия;
      средства, поддерживающие процесс определения и модификации методологий и языков.
4) Блок языков мета-моделирования и мета-методологий для описания концепции, синтаксиса и семантики языков моделирования и методологий их применения, а также для описания процессов построения этих языков и методологий.

Методологии моделирования должны регламентировать последовательность этапов и шагов моделирования, правила перехода от этапа к этапу, набор и правила построения моделей на каждом из них. При этом этапы моделирования архитектуры должны обеспечивать нисходящее проектирование основных архитектурных слоев в соответствии с общей схемой архитектуры предприятия и должны содержать следующие работы:

Существующие среды моделирования архитектуры предприятий могут быть классифицированы следующим образом:

Следует отметить, что моделирование архитектуры предприятий является инженерной дисциплиной, требующей комбинированного использования программных сред, языков и методологий моделирования. Однако большинство из перечисленных инструментов фактически являются фрагментарными подходами, покрывающими лишь различные части описанных выше требований к среде моделирования архитектуры предприятий, в том числе:
поддерживают лишь отдельные компоненты среды моделирования;
поддерживают лишь отдельные фазы и этапы процесса моделирования архитектуры;
не являются универсальными в части применимости к предприятиям любого вида;
поддерживают лишь отдельные виды моделирования.

Наиболее продвинутыми в части покрытия обозначенных требований естественно являются универсальные интегрирующие среды. Например, Zachman Framework является одной из наиболее продвинутых сред в части гармоничного и комплексного учета всех архитектурно-существенных факторов, позволяя при этом концентрироваться на отдельных аспектах архитектуры, не теряя при этом общего взгляда на предприятие как на единое целое. Она легка для понимания, логически полна и согласована, нейтральна по отношению к инструментарию, является наиболее распространенной (включая большое число статей по ее описанию и использованию). С другой стороны, Zachman Framework не поддерживает представление динамики развития предприятия и его информационных систем (отсутствие оси времени), является достаточно поверхностной (в смысле степени детализации) референсной моделью, достаточно бедна с технических позиций.

Конкурирующая среда GERAM (Generalised Enterprise Reference Architecture and Methodology) определяет комплекс концепций, методов и моделей, необходимых для проектирования и сопровождения современного предприятия (любого типа) в течение всего времени его существования. GERAM обеспечивает поддержку всех вышепредставленных элементов среды моделирования архитектуры, базируясь при этом на:

Одним из главных преимуществ GERAM является его мощность в решении задач, связанных с изменениями (реинжиниринг, CPI/TQM). Одним из ее главных недостатков является концептуальный характер, она снабжает методологическими руководствами, но не обеспечивает ни языком моделирования, ни соответствующими инструментальными средствами.

Следует отметить, что в настоящее время прослеживается тенденция к обогащению подходов в части покрытия среды моделирования, например, одна из последних разработок университета г. Бордо GRAI Integrated Methodology (GRAI-GIM) обеспечивает референсную модель с концепцией, языком, графическим формализмом и инженерным методом реали-зации методологии.

К наиболее распространённым в настоящее время языкам моделирования предприятий относятся, прежде всего, IDEF, ARIS и BPML.

Идея создания семейства стандартов IDEF (Integrated Computer Automated Manufacturing Definition) родилась в середине 70-х годов в ВВС США как решение проблемы повышения производительности и эффективности информационных технологий, возникшей при реализации программы ICAM (Integrated Computer Aided Manufacturing). Часть этого семейства из 14 стандартов, относящихся к методам и технологиям создания моделей сложных систем и проектирования компьютерных систем, имеет непосредственное отношение к моделированию бизнес-процессов, а именно: IDEF0 (модель функций), IDEF1 и его расширение IDEF1X (информационная модель и модель данных соответственно), IDEF2 (динамическая модель), IDEF3 (модель процессов) и IDEF4 (объектно-ориентированные методы проектирования). Часть стандартов семейства фактически осталась на бумаге (стандарт IDEF2), другая часть (IDEF0 и IDEF1X) превратилась в стандарт правительства США, известный как FIPS. Основными недостатками IDEF являются:

ARIS в целом преодолевает перечисленные недостатки IDEF, однако его методология по сути является методологией-оболочкой: нет четко описанных регламентов действий, не предлагается уникального подхода к проблеме моделирования архитектуры предприятия. Сам язык включает более 100 типов моделей, 90% из которых практически никогда не ис-пользуются, инструментальная поддержка осуществляется продуктом той же компании - разработчика методологии. Этот продукт имеет цену, на порядок превышающую стоимость инструментов аналогичного класса для аналогичных платформ, и огромные трудозатраты на его разработку, что вряд ли позволит создать когда-либо конкурирующий инструментарий, поддерживающий данный язык.

Одной из последних разработок в данной области является создание специального языка, ориентированного на моделирование бизнес-процессов BPML (Business Process Modeling Language). Этот язык обеспечивает построение абстрактной исполняемой модели взаимодействующих процессов на основе концепции конечного автомата (машины конечных состояний). BPML представляет бизнес-процессы посредством объединения описания взаимодействий управляющих потоков, потоков данных и событий с дополнительными ортогональными средствами моделирования бизнес-правил, ролей, контекста взаимодействия. Он поддерживает синхронные и асинхронные распределенные транзакции, поэтому может быть использован как исполняемая модель для встраивания существующих приложений в качестве процессных компонент внутри е-бизнес-процессов.

Вторая важная проблема заключается в том, что многие из перечисленных инструментов поддерживают аналогичные концепции с различными названиями, которые трудно сравнивать из-за различного синтаксиса и семантики языков моделирования (которые к тому же часто точно не определены). Собственный синтаксис и ограниченная (ориентированная на поддерживающий инструментарий) семантика и графическая нотация языков привела к основной языковой проблеме - отсутствию интеграции моделей, разрабо-танных на различных языках моделирования.

Решением данной проблемы занимается рабочая группа, созданная компаниями-производителями языков моделирования, целью деятельности которой является создание унифицированного языка моделирования UEML (Unified Enterprise Modeling Language) с четко определенными синтаксисом, семантикой и правилами взаимоотношений (отображе-ний) между различными языками моделирования архитектуры предприятий. Проект UEML включает разработку:

Заключение

Значение архитектуры предприятия постоянно увеличивается за счет обеспечения возможностей эффективного использования существующих технологий и эволюционного перехода к новейшим технологиям. В некоторых странах, например, в США, правительственные директивы требуют, чтобы предприятия имели четко описанную архитектуру. Соответствующий рынок инструментальных средств достаточно развит, в таблице приведен перечень пакетов, лидирующих по объемам продаж (в алфавитном порядке по вендорам).

В среднем, каждый из вендоров осуществляет продажи ПО на сумму 7... 15 млн. долл. США в год (исключение составляет компания IDS Scheer: объявленный ею доход за 2002 г. составил 211 млн. долл. США, но он включает не только продажи ПО, но и консалтинг, обучение, выполнение проектов и т.п.).

По прогнозам ведущих консалтинговых компаний через несколько лет архитектура превратится для предприятия в одно из главных средств управления изменениями, обеспечивая при этом:

Фактически, создание архитектуры предприятия является первым шагом на пути к предприятию, которое может реагировать на изменения в РВ.

Список литературы

1. Галактионов В.И. Системная архитектура и ее место в архитектуре предприятия//Директор информационной службы. 2002. № 5.
2. Разработка типовых требований к процессам информатизации органов государственной власти, включая разработку единой методологии построения "электронного прави-тельства"//Отчет о НИОКР. Фонд ФОСТАС, № госрегистрации 1027739757561, инв. № 2811/01. Москва. 2003.
3. Электронное правительство: рекомендации по внедрению в РФ /Под ред. В.И. Дрожжинова и Е.З. Зиндера, ЭКО-ТРЕНДЗ. Москва. 2004.
4. Harmon P. Developing an Enterprise Architecture // Business Process Trends, January, 2003.
5. Report on the State of the Art in Enterprise Modeling, University of Namur, 2002.

Калянов Георгий Николаевич -
д-р техн. наук, проф., вед.научный сотрудник ИПУ РАН.
e-mail:Kalyanov@mail.ru http://www.kalyanov.by.ru

• моделирование бизнеса с позиции менеджера, включающее построение концепций с использованием графических образов (пиктограмм) для представления бизнес-объектов и событий;
• моделирование бизнес-процессов, бизнес-функций, ресурсов;
• моделирование оргструктуры, включая ее нисходящую логическую схему, а также логические схемы принятия решений;
• преобразование бизнес-моделей в модели приложений и технологической архитектуры.
• универсальные интегрирующие среды (например, Zachman Framework, GERAM);
• языки моделирования предприятий (например, IDEF, ARIS, BPML);
• программные среды моделирования (например, ARIS 6 Collaborative Suite, Popkin System Architect, METIS);
• мета-модели и языки мета-моделирования (например, UML Profile for Business Process Definition, UEML).
• концепциях, ориентированных на человека (описание ролей, поддержка осуществляемых ролями процессов);
• процессно-ориентированных концепциях для описания бизнес-процессов;
• концепциях, ориентированных на технологии, для описания технологической поддержки процессов (моделирования и использования моделей).
• наличие всего трех типов моделей - функциональной, информационной и процессной, остальные аспекты архитектуры если и могут быть отображены, то на примитивном, недостаточном для серьезного анализа уровне;
• отсутствие интеграции даже для перечисленных трех типов моделей (при этом отсутствует как концепция интеграции, так и какая-либо реализация на уровне инструментов одного и того же производителя).
• общего, визуального, базированного на шаблонах языка для коммерческих инструментальных средств моделирования предприятий и программных систем класса workflow;
• стандартизованных, независимых от инструментов механизмов передачи знаний (моделей) между проектами;
• репозитория моделей предприятий.
• оказание помощи менеджерам при анализе потенциальных изменений и их реализации;
• предоставление основы для совместной работы бизнес-менеджеров и ИТ-менеджеров над целями, бизнес-процессами и выстраиванием предприятия в целом;
• предоставление единого хранилища всей информации о предприятии;
• обеспечение менеджерам поддержки в принятии решений: они могут обозревать отношения, задавать вопросы, идентифицировать проблемы, выполнять моделирование и т.д.