BUSINESS PROCESS SIMULATION AND MANAGEMENT: «CONSTRUCTION OF HIGH-RISE METAL SUPPORTS FOR INSTALLATION OF INFOCOMMUNICATION EQUIPMENT». PART I. PROBLEM STATEMENT IN SIMULATION FOR MANAGEMENT OF BUSINESS PROCESS

Full Text

Введение В настоящее время наблюдается значительный рост размеров сетей мобильной связи за счет размещения базовых станций радиосети на высотных металлических опорах. Строительство высотных металлических опор (далее ВМО) с использованием проектов повторного применения для размещения базовых станций радиосети сопряжено с применением эффективных и экономичных инженерных методов, которые обеспечивают соответствие технологической площадки требованиям мобильных операторов, а именно способствуют увеличению скорости реализации проекта (на 70-80% в сравнении со строительством классических башен связи [8]), улучшению качества производственных операций и скорой окупаемости вложенных инвестиций. Кроме того, актуальность ВМО объясняется заинтересованностью мобильных операторов в быстром и доступном возведении сооружений связи в населенных пунктах, а также существенной экономией необходимых размеров земельного участка под строительство, что важно для владельца инфраструктуры и оператора мобильно связи. Элементы ВМО изготавливаются в условиях многоступенчатого контроля качества, а затем доставляются на место строительства и собираются с минимальными трудозатратами. Решение о применении технологий быстрого и вместе с тем высококачественного строительства часто обусловлено необходимостью соблюдения определенных временных ограничений. Однако процесс строительства по-прежнему характеризуется значительной сложностью из-за высокой степени организационной фрагментарности и негативного влияния ряда случайных факторов на всех этапах производства. Вследствие этого возникают повышенные требования к планированию и качеству промежуточных результатов фаз процесса от закупки и изготовления материалов до ввода готовой опоры в эксплуатацию. При этом следует отметить, что принципиально важным звеном цепочки данного бизнес-процесса является проектирование и выбор земельного участка для строительства. Исправление ошибок и неточностей, допущенных при проектировании, в дальнейшем окажется дорогостоящим мероприятием и повредит эффективности готового объекта - ВМО в целом. Для строительства ВМО в населенных пунктах важно правильно определить последовательность операций процесса на стадии планирования, выбора земельного участка для строительства, обеспечить контроль выполнения типового проектного решения и строительство опоры строго в координатах выбранного земельного участка. В отличие от строительства типовых башен для радиосвязи возведение ВМО характеризуется повторяющимися процессами, для которых требуется тщательный комплексный анализ. Кроме того, необходимо учитывать разного рода информацию для выбора типового проекта опоры, итоговой стоимости, ресурсов, графика работ, качества и безопасности, что сопряжено с некоторыми трудностями и усложняет строительство. Поэтому очевидна не только целесообразность детального анализа бизнес-процесса с целью учета множества случайных факторов, влияющих на темпы проектирования и строительства, но и необходимость повышения качества и эффективности управления им. В данном контексте немаловажно применение современных методов и средств, позволяющих производить объективный анализ проектирования и строительства. Процесс постановки и решения задач управления строительством относится к так называемым нерефлекторным сложным системам (СС)[1], эффективность управление которыми связано с наличием человеческого фактора, значительно усложняющим решение указанной задачи. Отсюда вытекает необходимость применения современных методов и средств исследования, моделирования и управления СС [2-5]. Задачи и цели метода имитационного моделирования Главной задачей имитационного моделирования является выявление узких мест бизнес-процесса строительства ВМО и определение влияния случайных факторов в интересах управления с целью его улучшения. Поскольку бизнес-процесс в общем виде можно представить, как механизм обслуживания заявок, его модель представима в терминах дискретно-событийного подхода. Однако, как уже было отмечено, исследуемый процесс является сложным и стохастическим, а значит, для полноценного анализа требуется статистическое исследование его как СС, то есть имитационное моделирование не может осуществляться в детерминированной среде. Здесь более подходит моделирование обслуживания заявок в терминах моделей массового обслуживания и рационально применение компьютерного метода статистического имитационного моделирования (СИМ). В рамках СИМ существует несколько технологий и подходов, среди которых наиболее известны метод Монте-Карло (ММК), школа Форрестера-Медоуза [9] и метод имитационного моделирования СС, предложенный Н.П. Бусленко. В работе используется метод Димова-Маслова (МДМ), который является развитием метода Н.П. Бусленко. Особенности МДМ - это направленность на плохоформализуемые и слабоструктурированные СС, системный подход с использованием разнородных знаний при формировании исходных данных для СИМ. В соответствии с МДМ необходимо выполнить ряд действий, в число которых входит содержательное описание и всестороннее исследование процесса, определение случайных факторов и законов их распределения, вывод математической модели, разработка на ее основе СИМ-модели, планирование и проведение компьютерного эксперимента с последующей статистической обработкой и интерпретацией результатов [9]. Выходными данными СИМ-модели являются число выполненных за период моделирования заявок на строительство, время их выполнения, графики и диаграммы динамики реализации проектов и другие показатели. Статистическое имитационное моделирование по версии метода Димова-Маслова Данный метод является развитием, как уже было сказано, метода Н.П. Бусленко [7], с успехом примененного для так называемых «производственных систем» Д.И. Голенко [8]. Основы СИМ по МДМ изложены в работе Димова Э.М. [6], его развитию посвящены публикации [9-10] и др. От других подходов СИМ по МДМ отличается уже на стадии постановки цели и задач моделирования, поскольку направлен на совершенствование управления СС или процессом, адаптирован для решения широкого круга прикладных задач различного содержания. Методика СИМ по МДМ предусматривает выполнение следующих основных этапов исследования СС [10]: - содержательное описание объекта (реальной СС социально-экономического типа) в интересах СИМ с учетом особенностей рассматриваемой предметной области; - определение состава случайных числовых величин (СЧВ), отражающих воздействие на СС (объект СИМ, моделируемый бизнес-процесс) конкретных стохастических факторов в соответствии со схемой ее описания; - предварительное определение состава исходных данных, необходимых для проведения СИМ, применительно к условиям работы рассматриваемой СС; - комплексное (в том числе статистическое) исследование СС как объекта СИМ; - идентификация законов распределения СЧВ, признанных наиболее важными для СИМ рассматриваемой СС (объекта, бизнес-процесса); - разработка математических моделей (ММ), соответствующих описанию частей СС (подсистем и элементов) и СС в целом; - разработка моделирующего алгоритма, реализующего полученные ММ; - разработка компьютерных программ для моделирования СС; - разработка и описание задач управления СС, которые можно решить с помощью СИМ по МДМ; - разработка и реализация плана компьютерного эксперимента, проводимого с СИМ-моделью СС; - обработка, анализ и интерпретация выходных данных СИМ, а также любые другие необходимые варианты практического применения полученных результатов. Можно видеть, что МДМ предполагает применение наиболее развитых (по сравнению с другими подходами) способов целенаправленного повышения эффективности управления СС на основе моделирования динамики (воспроизведения во времени процесса) их функционирования с учетом случайных факторов (в том числе различного рода неопределенностей), влияющих на принятие управленческих решений. Прикладная ценность МДМ заключается в том, что он позволяет на основе хорошо апробированных и относительно простых графических средств, без потери необходимой точности и достоверности формализовать исследуемые СС (реальные объекты и бизнес-процессы) на обоснованно выбранном уровне их абстрагирования, а затем далее, так же сравнительно просто, перейти от содержательного описания СС к непосредственной программной реализации СИМ-модели - отметим, что моделирующий алгоритм будет при этом соответствовать машинному. Сравнивая возможности и перспективы МДМ, мы видим также, что, с одной стороны, в отличие от нелинейной динамики и агентного подхода, он имеет прочный фундамент знаний в виде теорий управления и принятия решений; вероятностей и математической статистики; массового обслуживания и риска, является универсальным без ущерба для точности и глубины детализации СИМ-моделей. С другой стороны, МДМ является развитием агрегативного подхода Н.П. Бусленко на новом технологическом уровне - при моделировании дискретно-непрерывных и дискретных СС (объектов и процессов) с применением ММ теории систем массового обслуживания. Это является позитивным отличием МДМ от системной динамики Форрестера-Медоуза, которая использует в качестве ММ дифференциальные уравнения и дает представление СЭС на достаточно высоком уровне абстракции - с обобщенными показателями, которые не всегда отвечают запросам пользователей. Метод агентного моделирования, напротив, работает на низком уровне абстракции и представляет СС в деталях, максимально подробно и конкретно - однако не располагает проработанными ММ, является достаточно «сырым» и существенно уступает МДМ в теоретическом плане. На рисунке 1 изображена схема бизнес-процесса «Строительство высотных металлических опор для установки инфокоммуникационного оборудования». Начало бизнес-процесса определяется поступлением заявки заказа на строительство ВМО: оператор мобильной связи (представитель BIG4: МТС, «Вымпелком», «МегаФон», «Теле2») обращается к менеджеру и сообщает ему требования к объекту, определяет требования к будущей опоре [11]. Отдел строительства (подрядчик) исследует предполагаемое место строительства фиксирует геодезические данные, климатические условия, свойства грунта и т.д., что позволяет определить пригодность местности для постройки, тип конструкции опоры, определить технические характеристики будущего опоры и линии внешнего электроснабжения, влияющие на совокупную стоимость. Менеджер коммерческого департамента рассчитывает стоимость услуги на основании действующих тарифов, согласовывает стоимость и сроки исполнения с клиентом (представителем оператора мобильной связи). В случае отказа клиента выполнение бизнес-процесса прекращается, и заявка считается отмененной. Если заказчик согласен, заключается клиентский заказ (договор с клиентом), на основании которого отдел строительства разрабатывает и утверждает заказ на строительство (строительный заказ) с подрядчиком. Если заказчик отклоняет данный клиентский заказ, клиентский заказ отправляется на доработку. В указанных операциях используется информационная система BPMS, куда заносятся необходимые регистрационные сведения о клиенте и его заказе. Рисунок 1. Схема бизнес-процесса «Строительство высотных металлических опор для установки инфокоммуникационного оборудования» Затем руководитель проектов отдела строительства формирует календарно-сетевой график (далее КСГ), основываясь на нормативных сроках и других данных, собранных в процессе работы с клиентским заказом. На основании КСГ разрабатываются задания функциональным подразделениям и составляется КСГ по функциональным направлениям с более конкретными сроками исполнения. На следующем этапе начинается фаза проектирования ВМО с использованием проектов повторного применения, которая состоит из трех стадий. Первая стадия предусматривает выбор проектов повторного применения опоры и повторного применения линии электроснабжения. Рисунок 1 (продолжение) Рисунок 1 (продолжение) Рисунок 1 (окончание) Третья стадия - это согласование экземпляра проектной документации (ПД) на конкретный объект. После согласования отдел проектирования подготавливает комплект ПД, обеспечивающий выполнение следующих работ бизнес-процесса. В процессе проектирования используется система управления проектами и портфель проектов повторного применения. Фаза проектирования заканчивается получением необходимых согласований для начала работ по строительству ВМО [11]. Строительной бригаде подрядчика предоставляются комплект документации, необходимый для устройства фундамента, установки поры и ПД на типовые щиты для технологического присоединения к электрической сети. Одновременно начинается процесс резервирования комплектующих (комплект опоры с метизами, щит учета щит распределительный), необходимых для строительства опоры и линии внешнего электроснабжения. Отдел строительства формирует производственный план и анализирует запасы комплектующих для строительства. Если запасов недостаточно, поставщикам направляется заказ на недостающие комплектующие и осуществляется их закупка. При наличии достаточного количества комплектующих запускается подпроцесс строительства ВМО. Полученные комплектующие проходит проверку качества и соответствия стандартам. Часть комплектующих может обладать дефектами и, следовательно, должна быть возвращена поставщику как продукция ненадлежащего качества. Комплектующие, прошедший проверку, доставляется на место строительства опоры. Прежде чем приступить к монтажу ВМО, необходимо проверить комплектность доставленных комплектующих. Для обеспечения темпов строительства проверка комплектующих производится на складе. В случае отсутствия части комплектующих, либо их ненадлежащего качества, информация доводится до руководства отдела строительства. Недостающий материал доставляется, некачественные комплектующие подлежат замене. По завершении строительства всех элементов ВМО готовый объект подлежит комплексной проверке, результатом которой является или разрешение на ввод опоры в эксплуатацию или соответствующий запрет. В последнем случае после необходимых изменений опора вводится в эксплуатацию, и заказ считается выполненным. Заключение Статья содержит постановку задачи моделирования бизнес-процесса «Строительство высотных металлических опор для установки инфокоммуникационного оборудования» с использованием проектов повторного применения в интересах совершенствования управления строительством ВМО для установки инфокоммуникационного оборудования. Процесс представлен в виде СС социальной экономического типа, его предварительное исследование ведет к выводу о том, что наиболее перспективным методом моделирования в интересах совершенствования управления процессом является СИМ по МДМ. Поэтому в статье даются краткое описание данного метода, основные этапы его реализации, статическая графическая модель исследуемого бизнес-процесса с описанием ее функционирования, а также необходимые элементы постановки задачи моделирования и перехода непосредственно к разработке СИМ-модели бизнес-процесса.

About the authors

Sergey Nikolayevich Pchelyakov

Povolzhskiy State University of Telecommunications and Informatics

Email: snips@yandex.ru

Eduard Mikhailovich Dimov

Povolzhskiy State University of Telecommunications and Informatics

Email: e.m.dimov@gmail.com

Oleg Nikolayevich Maslov

Povolzhskiy State University of Telecommunications and Informatics

Email: maslov@psati.ru

References

Supplementary files