Введение

Имитационное моделирование - метод исследования, основанный на том, что изучаемая система заменяется имитирующей. С имитирующей системой проводят эксперименты (не прибегая к экспериментам на реальном объекте) и в результате получают информацию об изучаемой системе. В Business Studio предметом изучения является некая работа, состоящая из множества элементарных операций. В реальности множество исследуемых операций и множество их взаимосвязей может быть настолько многообразным, что прямой метод аналитического расчета параметров системы (например, стоимости получения тех или иных событий) может оказаться либо невозможным, либо очень громоздким. Для решения подобной задачи исследуемая работа сначала моделируется в системе Business Studio. Затем на основе этой модели создаются объекты, имитирующие реальность: экземпляры имитирующих операций, событий, процессов, ресурсов. Зная законы взаимодействия между операциями и свойства самих операций, система последовательно имитирует их выполнение. При этом помимо прямого взаимодействия между операциями, которое можно увидеть на диаграммах процессов, имитация учитывает и косвенное взаимодействие, выражающееся в конкуренции между операциями за доступ к временным ресурсам (ограниченное количество экземпляров ресурса а также его время доступности). Также учитывается ограниченность количества материальных ресурсов. В результате прогона имитации на основе множеств экземпляров этих объектов собираются усредненные параметры, относящиеся к тому или иному классу имитирующих объектов. Эти параметры можно увидеть в отчетах по проведенной имитации. Таким образом, исходя из фактических значений или априорных оценок временных, стоимостных и натуральных параметров выполнения элементарных операций, аналитик при помощи имитации получает следующие данные:

• Оценки временных, стоимостных и натуральных параметров процессов.
• Затраты (временные, материальные и денежные).
• Время активной работы временных ресурсов, которое позволяет выявить недогруженные временные ресурсы.
• Время, проведенное экземплярами операций в очереди к временному ресурсу, что позволяет выявить те временные ресурсы, которые перегружены.
• Стоимости использования материальных и временных ресурсов в операции. Если аналитик решает задачу оптимизации стоимости операции, эта информация позволяет выбрать те ресурсы, оптимизация стоимости которых даст наибольший эффект.
• Время, проведенное операцией в ожидании поступления материального ресурса, что позволяет выявить материальные ресурсы, которых недостаточно.

Принимая решение о проведении имитационного моделирования надо помнить следующее: смоделировать все тонкости реальной жизни невозможно. Поэтому то, что нарисует аналитик, будет отличаться от реального положения дел. Поэтому задача аналитика - это в контексте конкретного предприятия научиться моделировать реальные процессы так, чтобы их имитация давала заданную погрешность для рассчитанных параметров. Погрешность можно рассчитать путем сравнения рассчитанных параметров с параметрами, измеренными напрямую. Если погрешность больше допустимой, то процесс, построенный аналитиком, не отвечает реальному положению дел и требует более тщательной проработки.

Также аналитик должен помнить, что моделировать одновременно множество взаимодействующих процессов нет смысла, поскольку системная относительная ошибка полученного значения параметра, будет расти с увеличением количества имитируемых связанных друг с другом процессов. Этот рост обусловлен увеличением количества неучтенных связей между процессами. Есть методы, позволяющие стабилизировать ошибку вычисления тех или иных параметров, но они (методы) требуют от аналитика знаний методов математического моделирования, например, анализа влияющих на расчет корреляций между процессами и их учет, увеличивая при этом стоимость такой работы.

Только после того, как аналитик научится моделировать реальность с необходимой точностью, он может перейти к следующей задаче: оптимизации существующих процессов или определению параметров проектируемых процессов.

1. Аналитик формулирует задачу, которую он собирается решить при помощи имитационного моделирования. Возможные виды задач перечислены ниже:
   • Проверка правильности созданной модели деятельности. В рамках этой задачи имитируется группа процессов. Рассчитанные параметры сравниваются с данными, полученными прямым замером. Если данные расходятся, то это является поводом к уточнению модели.
   • Оптимизация существующих процессов. Создаваемая модель процессов используется с целью выявить критичные с точки зрения стоимости или времени выполнения факторы и устранить их.
   • Проектирование процессов с требуемыми параметрами.
2. Аналитик создает модели исследуемых процессов. Для этого он разрабатывает их диаграммы и указывает правила старта экземпляров процессов. Для каждой операции аналитик заполняет параметры "Время выполнения", "Время ожидания" и назначает имитирующие реальность ресурсы. Ресурсы могут быть следующих типов: временные, материальные, постоянный расход. Для каждого ресурса аналитик должен заполнить их стоимостные параметры для расчета стоимости их использования.
3. Аналитик настраивает имитацию, указывая список процессов, которые он хочет имитировать. Если на диаграмме имитируемого процесса есть ссылка на диаграмму другого процесса с помощью интерфейса процесса, МДС или внешнего пула, то имитация сможет начать имитацию другого процесса в том и только в том случае, если он включен пользователем в этот список. Имитация моделирует возникновение экземпляров стартовых событий, и начинает последовательно создавать экземпляры операций, переходя от одной операции к другой в соответствии с правилами нотаций. При этом идет подсчет и агрегация временных, стоимостных и натуральных параметров: время выполнения, стоимость, занятые ресурсы и т.д. Агрегация происходит в разрезе операций и процессов.
4. Аналитик производит анализ полученных результатов имитации. При этом он может не ограничивать себя рассчитанными параметрами имитирующих объектов и имитации, а может на их основе создать свои.

Пример: Сценарий создания моделей процессов и оценки их корректности (описание AS-IS)

1. Аналитик изучает некую активность. Для этого он регистрирует экземпляры операции, которые видит. Далее он классифицирует их, то есть, создает классы (множества) и распределяет описанные им экземпляры операций по этим классам. Для каждого класса операций он указывает усредненные свойства экземпляров операций, входящих в эти классы: среднюю длительность выполнения операции, или вероятность распределения этой длительности, занятые в операциях ресурсы и т.д. Этих данных уже достаточно, чтобы создать в справочнике процессов Business Studio объекты, хранящие информацию об этих классах. Есть одно "но". Пока не описаны последовательности выполнения экземпляров операций, не указаны ресурсы и их свойства, правила возникновения экземпляров процессов, перейти к имитации выполнения активности аналитик не может. Для описания последовательностей выполнения экземпляров операций аналитику дан инструмент - различные нотации процессов. От самой простой нотации (нотация Процесс), до наиболее богатой возможностями (нотация BPMN), все они служат одной цели - предоставить аналитику возможность описать взаимодействие между экземплярами операций через описание последовательности их выполнения. Для описания ресурсов, участвующих в операциях, аналитик может воспользоваться справочниками объектов и субъектов Business Studio.
2. Аналитик описывает последовательности повторяющихся операций. Производит классификацию этих последовательностей, то есть создает классы (множества) последовательностей, называет эти последовательности процессами, и для каждого класса процессов создает в Business Studio его диаграмму. Одновременно с созданием диаграммы он для каждого класса операций и класса процессов заводит объекты в справочнике процессов Business Studio. Теперь к каждому объекту справочника Business Studio, обозначающего класс операций, можно привязать, например, закон распределения длительностей экземпляров операций.
3. Исследование последовательностей повторяющихся операций (процессов) дает аналитику знания о законах возникновения того или иного экземпляра процесса. Эти законы возникновения он переносит в модель путем создания объекта типа событие в справочнике Business Studio и на диаграмме процесса. К этому объекту он привязывает выявленные ранее правила возникновения экземпляров процесса. Правила могут задаваться самыми разнообразными способами: от закона возникновения в зависимости от времени до выполнения некоторого логического условия.
4. Аналитик выявляет классы ресурсов, с которыми имеет дело тот или иной класс операций. В справочнике субъектов и объектов Business Studio он заводит соответствующий этому классу объект. Теперь к этому объекту справочника, обозначающего класс ресурсов, можно привязать усредненные свойства экземпляров этого класса: среднюю стоимость использования (для экземпляров материального ресурса), или время доступности (для экземпляров временного ресурса).
5. Для задания правил возникновения событий, для задания правил выполнения операций аналитик может использовать расширенные возможности Business Studio, а именно - введение в описание выполнения экземпляра процесса различных переменных.
6. После завершения подготовительной работы аналитик может приступить к имитации активности. Для этого он передает в модуль имитации перечень процессов, которые он хочет имитировать. Модуль имитации запрашивает имитируемый период времени и валюту, в которой необходимо сделать расчет, и начинает имитацию.
7. Модуль имитации создает имитирующие реальность объекты и имитирует взаимодействие между ними. Параметры создаваемых объектов создаются на основе параметров соответствующих объектов справочников Business Studio. Например, в качестве параметра объекта справочника, обозначающего некий класс операций, может быть указан закон распределения длительностей выполнения экземпляров операций этого класса. Пусть этот закон распределения указан в виде нормального распределения. Тогда модуль имитации будет создавать экземпляры имитирующих операций с длительностями выполнения, распределенными по этому закону.
8. По завершению имитации аналитик видит статистические данные имитации, сгруппированные по классам имитирующих объектов (операций, процессов, ресурсов, продуктов). В некоторых случаях можно увидеть параметры имитации не только класса, но даже экземпляра имитирующего объекта, например, время занятости экземпляра временного ресурса. На основе этих данных аналитик может рассчитать те параметры, которые требуется проверить на соответствие реальности. Если рассчитанные по результатам имитации параметры лежат в области допустимой ошибки (допуск устанавливает сам аналитик), то считается, что цель достигнута, и модель с нужной степенью точности описывает реальность.