So koordinieren Sie den Betrieb von Netzwerkgeräten aus verschiedene Hersteller, die das Zusammenspiel von Netzen sicherstellen, die ein anderes Signalübertragungsmedium verwenden, wurde ein Referenzmodell für das Zusammenspiel offener Systeme (OSI) geschaffen. Referenzmodell hierarchisch aufgebaut. Jede Schicht stellt einer höheren Schicht einen Dienst bereit und nutzt die Dienste einer niedrigeren Schicht.
Die Datenverarbeitung beginnt in der Anwendungsschicht. Danach durchlaufen die Daten alle Schichten des Referenzmodells und werden über die physikalische Schicht an den Kommunikationskanal gesendet. Am Empfang findet die Rückverarbeitung der Daten statt.
Das OSI-Referenzmodell führt zwei Konzepte ein: Protokoll Und Schnittstelle.
Ein Protokoll ist ein Regelwerk, auf dessen Grundlage die Schichten verschiedener offener Systeme interagieren.
Eine Schnittstelle ist eine Reihe von Mitteln und Methoden der Interaktion zwischen Elementen eines offenen Systems.
Das Protokoll definiert die Regeln für die Interaktion von Modulen derselben Ebene in verschiedenen Knoten, und die Schnittstelle bestimmt die Regeln für die Interaktion von Modulen benachbarter Ebenen in demselben Knoten.
Insgesamt gibt es sieben Schichten des OSI-Referenzmodells. Es ist erwähnenswert, dass echte Stapel weniger Ebenen verwenden. Beispielsweise verwendet das beliebte TCP/IP nur vier Schichten. Warum so? Wir erklären es etwas später. Betrachten wir nun jede der sieben Ebenen separat.
Schichten des OSI-Modells:
- körperliche Ebene. Bestimmt die Art des Datenübertragungsmediums, die physikalischen und elektrischen Eigenschaften der Schnittstellen, die Art des Signals. Diese Schicht befasst sich mit Informationsbits. Beispiele für Protokolle der physikalischen Schicht: Ethernet, ISDN, Wi-Fi.
- Kanalebene. Zuständig für Zugriff auf das Übertragungsmedium, Fehlerbehebung, zuverlässige Datenübertragung. An der Rezeption Die von der physikalischen Schicht empfangenen Daten werden in Frames verpackt, wonach ihre Integrität überprüft wird. Wenn keine Fehler vorliegen, werden die Daten an die Vermittlungsschicht übertragen. Bei Fehlern wird der Frame verworfen und eine Retransmission-Request generiert. Die Verbindungsschicht ist in zwei Teilschichten unterteilt: MAC (Media Access Control) und LLC (Local Link Control). Der MAC regelt den Zugriff auf das gemeinsam genutzte physikalische Medium. LLC bietet Netzwerkschichtdienste an. Switches arbeiten auf der Verbindungsschicht. Protokollbeispiele: Ethernet, PPP.
- Netzwerkschicht. Seine Hauptaufgaben sind Routing - Bestimmung des optimalen Pfades für die Datenübertragung, logische Adressierung von Knoten. Außerdem können dieser Ebene Netzwerk-Troubleshooting-Aufgaben (ICMP-Protokoll) zugeordnet werden. Die Vermittlungsschicht befasst sich mit Paketen. Protokollbeispiele: IP, ICMP, IGMP, BGP, OSPF).
- Transportschicht. Entwickelt, um Daten ohne Fehler, Verlust und Duplizierung in der Reihenfolge zu liefern, in der sie übertragen wurden. Führt eine End-to-End-Steuerung der Datenübertragung vom Sender zum Empfänger durch. Protokollbeispiele: TCP, UDP.
- Sitzungsebene. Verwaltet die Erstellung/Aufrechterhaltung/Beendigung einer Kommunikationssitzung. Protokollbeispiele: L2TP, RTCP.
- Executive-Ebene. Führt die Datentransformation in die gewünschte Form, Verschlüsselung/Codierung, Komprimierung durch.
- Anwendungsebene. Führt die Interaktion zwischen dem Benutzer und dem Netzwerk durch. Interagiert mit clientseitigen Anwendungen. Protokollbeispiele: HTTP, FTP, Telnet, SSH, SNMP.
Nachdem wir uns mit dem Referenzmodell vertraut gemacht haben, betrachten wir den TCP / IP-Protokollstack.
Das TCP/IP-Modell definiert vier Schichten. Wie Sie der obigen Abbildung entnehmen können, kann eine TCP/IP-Schicht mehreren Schichten des OSI-Modells entsprechen.
Schichten des TCP/IP-Modells:
- Netzwerkschnittstellenschicht. Entspricht den beiden unteren Schichten des OSI-Modells: Link und Physical. Daraus wird deutlich, dass diese Ebene die Eigenschaften des Übertragungsmediums bestimmt ( Twisted-Pair, Lichtwellenleiter, Rundfunk), Signalart, Kodierungsverfahren, Zugriff auf das Übertragungsmedium, Fehlerkorrektur, physikalische Adressierung (MAC-Adressen). Im TCP/IP-Modell arbeiten auf dieser Ebene das Ethernet-Protokoll und seine Derivate (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet).
- Interworking-Schicht. Entspricht der Vermittlungsschicht des OSI-Modells. Übernimmt alle seine Funktionen: Routing, logische Adressierung (IP-Adressen). Auf dieser Ebene arbeitet das IP-Protokoll.
- Transportschicht. Entspricht der Transportschicht des OSI-Modells. Verantwortlich für die Zustellung von Paketen von der Quelle zum Ziel. An gegebenes Niveau Zwei Protokolle sind beteiligt: TCP und UDP. TCP ist zuverlässiger als UDP, indem bei Fehlern Vorverbindungsanforderungen für eine erneute Übertragung gestellt werden. Gleichzeitig ist TCP jedoch langsamer als UDP.
- Anwendungsebene. Seine Hauptaufgabe besteht darin, mit Anwendungen und Prozessen auf Hosts zu interagieren. Protokollbeispiele: HTTP, FTP, POP3, SNMP, NTP, DNS, DHCP.
Encapsulation ist ein Verfahren zum Packen eines Datenpakets, bei dem die Dienstheader des Pakets unabhängig voneinander von den Headern niedrigerer Ebenen abstrahiert werden, indem sie in höheren Ebenen eingeschlossen werden.
Schauen wir uns ein konkretes Beispiel an. Angenommen, wir möchten vom Computer zur Website gelangen. Dazu muss unser Computer eine http-Anfrage vorbereiten, um die Ressourcen des Webservers zu erhalten, auf dem die von uns benötigte Seite der Website gespeichert ist. Auf der Anwendungsschicht wird den Daten (Data) des Browsers ein HTTP-Header hinzugefügt. Außerdem wird unserem Paket auf Transportebene ein TCP-Header hinzugefügt, der die Portnummern von Absender und Empfänger enthält (Port 80 für HTTP). Auf Netzwerkebene wird ein IP-Header gebildet, der die IP-Adressen von Absender und Empfänger enthält. Unmittelbar vor der Übertragung wird auf der Sicherungsschicht ein Ethernet-Header hinzugefügt, der die physikalischen (MAC-Adressen) von Sender und Empfänger enthält. Nach all diesen Prozeduren wird das Paket in Form von Informationsbits über das Netzwerk übertragen. Bei der Aufnahme kehrt sich der Vorgang um. Der Webserver auf jeder Ebene überprüft den entsprechenden Header. Wenn die Prüfung erfolgreich ist, wird der Header verworfen und das Paket geht an Höchststufe. Andernfalls wird das gesamte Paket verworfen.
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Die Idee der Regelung nach dem 1961 vorgeschlagenen Referenzmodell lässt sich mit einer leichten Modifikation der Schaltung in Abb. 11.27. Diese Idee hatte einen großen Einfluss auf die Arbeit an Steuerungssystemen. Seine Essenz besteht darin, ein System zu bauen, zu synthetisieren oder anzupassen, das Allgemeine impulsive Reaktion welches am besten der Charakteristik des Referenzmodells oder der Charakteristik eines idealen Modells entspricht.
Nehmen wir zum Beispiel an, dass die dynamischen Eigenschaften der Flugzeugsteuerung für Geschwindigkeiten bis zur Schallmauer und Überschall erheblich unterschiedlich sind. Um dem Piloten die Möglichkeit zu geben, das Flugzeug unabhängig von seiner Geschwindigkeit angemessen zu steuern, wird ein Autopilot eingeführt, der die Steuersignale des Piloten empfängt und die Steuerservos betätigt. Die Reaktion des Flugzeugs auf die Steuersignale des Piloten entspricht der Reaktion eines Referenzmodells, das vom Systemdesigner ausgewählt wird, um dem Flugzeug ein für die Piloten angenehmes "Rudergefühl" zu verleihen. Viele physikalische Systeme werden so synthetisiert, dass ihre Eigenschaften denen von Modellen ähneln, und viele dieser Systeme sind adaptiv.
Es ist nicht schwierig, den beschriebenen Ansatz durch Modifikation der Schaltungen in Abb. 11.11 oder 11.27. Dazu müssen Sie lediglich das inverse Modell mit Verzögerung durch das Referenzmodell ersetzen. Dann allgemeine Charakteristiken des Systems eher der Charakteristik des Referenzmodells ähneln als nur einem verzögerten Sprung. Eine solche Modifikation des Schemas ist in Abb. 11.28.
Bei den Systemen in Abb. 11.11 und 11.27 wird die Verzögerung eingeführt, um eine genaue inverse Modellierung zu ermöglichen, die einem niedrigen RMS-Pegel entspricht. Wenn es zu einer Verzögerung kommt, erhalten Sie möglicherweise eine verzögerte, aber genauere Antwort. Wie oben erwähnt, ist die Einführung einer Verzögerung in Fällen erforderlich, in denen eine Reaktionsverzögerung in der Regelstrecke auftritt oder diese Strecke keine Mindestphasenstrecke ist. Beim Ersetzen der Verzögerung durch ein Referenzmodell muss in den Fällen, in denen die Verzögerung für eine genaue inverse Modellierung benötigt wird, diese in der Regel auch in das Referenzmodell eingeführt werden.
Reis. 11.28. Steuerung mit einem adaptiven inversen Modell, ähnlich wie in Abb. 11.27, aber inklusive Referenzmodell
In diesem Fall ist es erforderlich, eine solche Kennlinie des Referenzmodells zu bilden, die unter sequentieller Einbeziehung der Regelstrecke und des adaptiven Filters realisierbar ist, wenn die Gewichtskoeffizienten dieses Filters der minimalen Standardabweichung entsprechen. Das Schema in Abb. 11.28 funktioniert gut, wenn flexible Bedingungen für das adaptive System festgelegt werden. Es darf jedoch nicht davon ausgegangen werden, dass diese Schaltung weniger träge ist oder genauer reagiert, als dies der Regelstrecke und ihrer adaptiven Regeleinrichtung mit endlicher Impulsantwort möglich ist.
Betrachten Sie als Beispiel für ein adaptives Steuersystem, das eine inverse Modellierung unter Verwendung eines Referenzmodells verwendet, die folgende Implementierung der Schaltung in Fig. 4 . 11.28:
Referenzmodell: Gewichtungskoeffizienten im Gewichtungskoeffizientenmodell in der Steuereinheit von Iterationen des adaptiven Prozesses. Auf Abb. 11.29 zeigt die Antwort auf einen einzelnen Sprung eines unkompensierten geregelten Modells, und in Abb. 11.30 - die Antwort des kompensierten Systems, die der Antwort überlagert ist Referenzsystem. Offensichtlich wurde eine sehr gute Annäherung erhalten.
Das vorgeschlagene BPM-Referenzmodell (Business Process Management) basiert auf einer Kette der folgenden Prämissen:
Die Steigerung der Produktivität eines Unternehmens als komplexes System erfordert seine rationale Konstruktion, und Prozessmanagement ist das modernste Konzept für eine solche Konstruktion;
BPM (als Disziplin) bietet einen systematischen Ansatz zur Implementierung von Prozessmanagement;
Jedes prozessgesteuerte Unternehmen hat sein eigenes BPM-System – ein Portfolio aller Geschäftsprozesse sowie Methoden und Werkzeuge, um die Entwicklung, Ausführung und Entwicklung dieses Portfolios zu steuern;
Die Flexibilität des BPM-Systems eines Unternehmens ist ein wesentlicher Erfolgsfaktor;
Spezialisiert Softwareplattform(BPM-Suite) für die Implementierung des Enterprise-BPM-Systems ist notwendig, aber nicht ausreichend, da BPM einen besonderen Platz in der Unternehmensarchitektur einnimmt.
Ziel: Steigerung der Produktivität des Unternehmens
Um ihre Leistung zu steuern, verwenden die meisten Unternehmen das Prinzip Rückmeldung(Abb. 1), mit dem Sie sich an das externe Geschäftsökosystem anpassen können, indem Sie eine bestimmte Abfolge von Aktionen ausführen:
Messung des Fortschritts der Geschäftstätigkeit (normalerweise werden solche Messungen in Form verschiedener Metriken oder Indikatoren dargestellt, z. B. der Prozentsatz wiederkehrender Kunden);
Isolierung von Ereignissen, die für das Unternehmen wichtig sind, vom externen Geschäftsökosystem (z. B. Gesetze oder neue Marktanforderungen);
Bestimmung der Unternehmensstrategie zur Geschäftsentwicklung;
Umsetzung der getroffenen Entscheidungen (durch Änderungen am Geschäftssystem des Unternehmens).
Gemäß der klassischen Empfehlung von Edward Deming, Autor zahlreicher Arbeiten auf dem Gebiet des Qualitätsmanagements, darunter das berühmte Buch „Out of the Crisis“, sollten alle Verbesserungen zyklisch, kontinuierlich und zyklisch durchgeführt werden. Das Ausmaß und die Häufigkeit dieser Verbesserungen variieren je nach Situation, aber es wird empfohlen, solche Schleifen ziemlich kompakt zu halten. Verschiedene Verbesserungen können verschiedene Aspekte des Unternehmens betreffen. Die Frage ist, wie ein Unternehmen jeweils die besten Ergebnisse erzielen kann konkreten Fall? Für die Optimierung der Aktivitäten des Gesamtunternehmens gibt es zwei objektive Voraussetzungen:
Bereitstellung geeigneter Informationen und Entscheidungshilfen für das Management;
Sicherstellen, dass das Geschäftssystem des Unternehmens in der Lage ist, die erforderlichen Änderungen im erforderlichen Tempo umzusetzen.
Das modernste Konzept zur Organisation der Arbeit eines Unternehmens ist das Prozessmanagement, in dem Prozesse und Dienstleistungen explizit werden.
Prozessmanagement
Die Geschäftswelt hat seit langem verstanden (siehe Methoden wie TQM, BPR, Six Sigma, Lean, ISO 9000 usw.), dass Dienstleistungen und Prozesse das Rückgrat der meisten Unternehmen sind. Viele Unternehmen nutzen Prozessmanagement als Portfolio von Geschäftsprozessen und Methoden zu deren Verwaltung, um ihre Produktions- und Geschäftsaktivitäten zu organisieren.
Prozessmanagement als Managementkonzept postuliert die Zweckmäßigkeit, die Aktivitäten einzelner Unternehmensdienste zu koordinieren, um mit explizit und formal definierten Geschäftsprozessen ein bestimmtes Ergebnis zu erzielen. Zugleich sind Dienste operativ eigenständige Funktionseinheiten; ein Unternehmen kann viele elementare Nanoservices haben, die zu einem Megaservice (dem Unternehmen selbst) organisiert sind.
Die Verwendung einer expliziten Definition von Koordination ermöglicht es Ihnen, die gegenseitigen Abhängigkeiten zwischen Diensten zu formalisieren. Das Vorhandensein einer solchen Formalisierung ermöglicht es, verschiedene Methoden (Modellierung, automatisierte Verifizierung, Versionskontrolle, automatisierte Ausführung usw.) zu verwenden, um das Geschäftsverständnis zu verbessern (um bessere Entscheidungen zu treffen) und die Entwicklungsgeschwindigkeit von Geschäftssystemen zu erhöhen (um zu implementieren ändert sich schneller).
Zusätzlich zu Prozessen und Diensten befassen sich Geschäftssysteme von Unternehmen mit Ereignissen, Regeln, Daten, Leistungsindikatoren, Rollen, Dokumenten und so weiter.
Um Prozessmanagement zu implementieren, nutzen Unternehmen drei beliebte Disziplinen zur kontinuierlichen Verbesserung von Geschäftsprozessen: ISO 9000, Six Sigma und Lean Production. Sie betreffen verschiedene Bereiche des Geschäftssystems eines Unternehmens, beinhalten aber immer das Sammeln von Daten über die tatsächlich geleistete Arbeit und die Verwendung einer Art Geschäftsprozessmodell, um Entscheidungen zu treffen (obwohl dieses Modell manchmal nur im Kopf von jemandem existiert). Gleichzeitig bieten sie unterschiedliche und sich ergänzende Methoden, um festzustellen, welche Änderungen erforderlich sind, um das Funktionieren des Geschäftssystems eines Unternehmens zu verbessern.
Was Sie modellieren, ist, was Sie tun
Auf Abb. 2 zeigt ein verallgemeinertes Modell eines prozessgesteuerten Unternehmens.
Was ist die Hauptschwierigkeit bei der Optimierung der Aktivitäten eines solchen Unternehmens? Verschiedene Teile des Geschäftssystems verwenden unterschiedliche Beschreibungen desselben Geschäftsprozesses. Normalerweise existieren diese Beschreibungen separat und werden von verschiedenen Personen entwickelt, werden mit unterschiedlichen Raten aktualisiert, teilen keine Informationen, und einige von ihnen existieren einfach nicht explizit. Das Vorhandensein einer einzigen Beschreibung der Geschäftsprozesse des Unternehmens beseitigt diesen Nachteil. Diese Beschreibung muss explizit und formal definiert werden, um gleichzeitig als Modellierungsmodell, ausführbares Programm und für alle am Geschäftsprozess beteiligten Mitarbeiter leicht verständliche Dokumentation zu dienen.
Eine solche Beschreibung ist die Grundlage der BPM-Disziplin, die es Ihnen ermöglicht, Arbeitsabläufe zu modellieren, zu automatisieren, auszuführen, zu steuern, zu messen und zu optimieren, an denen Softwaresysteme, Mitarbeiter, Kunden und Partner innerhalb und außerhalb der Grenzen des Unternehmens beteiligt sind. Die Disziplin BPM betrachtet alle Operationen mit Geschäftsprozessen (Modellierung, Ausführung etc.) als Ganzes (Abb. 3).
An dieser Moment Die BPM-Branche hat noch kein geeignetes System von Standards für formelle Geschäftsprozessbeschreibungsformate entwickelt. Die drei beliebtesten Formate sind: BPMN (Business Process Modeling Notation, eine grafische Darstellung von Geschäftsprozessmodellen), BPEL ( Sprache für die Ausführung von Geschäftsprozessen, формализация исполнения взаимодействия между Web-сервисами) и XPDL (XML Process Description Language, www.wfmc.org, спецификация по обмену моделями бизнес-процессов между различными приложениями) были разработаны различными группами и для различных целей и, к сожалению, адекватно не взаимодополняют einander.
Erschwerend kommt hinzu, dass verschiedene Hersteller hinter unterschiedlichen Formaten stehen und jeder versucht, seine Lösung auf den Markt zu „pushen“. Wie wiederholt wurde, werden bei einem solchen Ringen die Interessen der Endnutzer nicht berücksichtigt - heute gibt es keine ausreichend mächtige Organisation, die die Interessen der BPM-Endnutzer vertritt (ähnlich wie die HTML-Standards-Gruppe, deren Erfolg ist aufgrund der Annahme eines einzelnen ACID3-Tests durch alle Webbrowser-Entwickler zum Vergleich ihrer Produkte). Die ideale Situation im BPM wäre eine Standarddefinition der Ausführungssemantik für eine BPMN-ähnliche Beschreibung von Geschäftsprozessen. Es ist die Standardausführungssemantik, die die gleiche Interpretation von Geschäftsprozessen durch jede Software garantieren würde. Darüber hinaus sollte eine solche Beschreibung die Anpassung des Beschreibungsgrades von Geschäftsprozessen an die Bedürfnisse eines bestimmten Verbrauchers ermöglichen (z. B. sieht der Benutzer ein grobes Diagramm, der Analyst sieht ein detaillierteres usw.).
All dies bedeutet nicht, dass BPEL oder XPDL unnötig werden - ihre Verwendung wird verborgen, wie es im Bereich der Erstellung elektronischer Dokumente der Fall ist. Das gleiche elektronisches Dokument können gleichzeitig in XML, PDF, PostScript usw. vorliegen, aber nur ein Hauptformat (XML) wird verwendet, um das Dokument zu ändern.
BPM-Disziplin in der Unternehmenskultur
Zusätzlich zu Prozessen und Diensten arbeiten Unternehmensgeschäftssysteme mit zusätzlichen Artefakten wie:
Veranstaltungen(Ereignisse) - Phänomene, die innerhalb und außerhalb der Grenzen des Unternehmens aufgetreten sind und auf die eine bestimmte Reaktion des Geschäftssystems möglich ist, z. B. wenn ein Auftrag von einem Kunden erhalten wird, muss ein Servicegeschäftsprozess gestartet werden;
Objekte(Daten- und Dokumentenobjekte) - formal Informationsbeschreibungen reale Dinge und Menschen, die ein Unternehmen gründen; dies sind Informationen am Ein- und Ausgang des Geschäftsprozesses, z. B. erhält der Geschäftsprozess Bestellservice das Bestellformular selbst und Informationen über den Kunden als Eingabe und generiert einen Auftragsabschlussbericht als Ausgabe;
Aktivitäten(Aktivitäten) - kleinere Aktivitäten, die Objekte transformieren, wie automatische Aktivitäten wie die Validierung Kreditkarte Kunden- oder menschliche Aktivitäten, wie z. B. die Genehmigung eines Dokuments durch das Management;
Regeln(Regeln) - Einschränkungen und Bedingungen, unter denen das Unternehmen tätig ist, beispielsweise muss die Vergabe eines Darlehens über einen bestimmten Betrag genehmigt werden CEO Krug;
Rollen(Rollen) - Konzepte, die die relevanten Fähigkeiten oder Verantwortlichkeiten darstellen, die erforderlich sind, um bestimmte Aktionen auszuführen, z. B. kann nur ein Top-Manager ein bestimmtes Dokument unterzeichnen;
Buchungsprotokolle(Audit-Trails) - Informationen über die Ausführung eines bestimmten Geschäftsprozesses, z. B. wer was mit welchem Ergebnis getan hat;
wichtige Leistungsindikatoren(Key Performance Indicator, KPI) - eine begrenzte Anzahl von Indikatoren, die den Grad der Zielerreichung messen.
Reis. 4 veranschaulicht die Verteilung von Artefakten zwischen verschiedenen Teilen eines Unternehmensgeschäftssystems. Der Ausdruck "Prozesse (als Vorlagen)" bedeutet abstrakte Beschreibungen (Modelle oder Pläne) von Prozessen;
der Ausdruck "Prozesse (als Instanzen)" bezieht sich auf die tatsächlichen Ergebnisse der Ausführung dieser Muster. Typischerweise wird eine Vorlage verwendet, um viele Kopien zu erstellen (wie ein leeres Formular, das immer wieder kopiert wird, um von verschiedenen Personen ausgefüllt zu werden). Der Ausdruck "Dienste (als Schnittstellen)" bedeutet formale Beschreibungen Dienstleistungen, die ihren Verbrauchern zur Verfügung stehen; der Ausdruck „Dienste (als Programme)“ bezieht sich auf die Mittel zur Ausführung von Diensten – solche Mittel werden von Dienstanbietern bereitgestellt.
Um erfolgreich mit dem gesamten komplexen Satz von voneinander abhängigen Artefakten zu arbeiten, verfügt jedes prozessgesteuerte Unternehmen über ein eigenes BPM-System - dies ist ein Portfolio aller Geschäftsprozesse des Unternehmens sowie Methoden und Werkzeuge zur Verwaltung der Entwicklung, Ausführung und Entwicklung dieses Portfolios . Mit anderen Worten, das Unternehmens-BPM-System ist für das synergetische Funktionieren der verschiedenen Teile des Unternehmensgeschäftssystems verantwortlich.
Ein BPM-System ist normalerweise nicht perfekt (z. B. existieren einige Prozesse möglicherweise nur auf dem Papier und einige Details „leben“ nur in den Köpfen bestimmter Personen), aber es existiert. Beispielsweise kann jede Implementierung von ISO 9000 als Beispiel für ein BPM-System betrachtet werden.
Die Verbesserung des BPM-Systems eines Unternehmens sollte neben rein technischen Aspekten auch sozio-technische Fragestellungen berücksichtigen. Ein Unternehmens-BPM-System hat viele Stakeholder, von denen jeder seine eigenen Probleme löst, die BPM-Disziplin auf seine eigene Weise wahrnimmt und mit ihren Artefakten arbeitet. Für die erfolgreiche Entwicklung eines Unternehmens-BPM-Systems ist es notwendig, den Problemen aller Beteiligten besondere Aufmerksamkeit zu schenken und ihnen im Voraus zu erklären, wie die Verbesserung des Unternehmens-BPM-Systems ihre Arbeit zum Besseren verändern wird. Es ist äußerst wichtig, bei allen Beteiligten ein gemeinsames Verständnis aller Artefakte zu erreichen.
Spezialisierte Software zur Implementierung von BPM-Systemen
Die wachsende Popularität und das große Potenzial von BPM führten zur Entstehung einer neuen Klasse von Unternehmenssoftware – der BPM-Suite oder BPMS, die die folgenden typischen Komponenten enthält (Abb. 5):
Prozessmodellierungstool - Grafikprogramm Artefakte wie Ereignisse, Regeln, Prozesse, Aktivitäten, Dienste usw. zu manipulieren;
Testwerkzeug (Prozesstestwerkzeug) - eine funktionale Testumgebung, mit der Sie den Prozess gemäß verschiedenen Szenarien "ausführen" können;
Template Repository (Process Template Repository) - eine Datenbank mit Geschäftsprozessvorlagen mit Unterstützung verschiedene Versionen die gleiche Vorlage
Engine zur Prozessausführung;
Instanz-Repository (Prozessinstanz-Repository) - eine Datenbank für laufende und bereits ausgeführte Instanzen von Geschäftsprozessen;
Arbeitsliste – eine Schnittstelle zwischen der BPM-Suite und einem Benutzer, der einige Aktivitäten innerhalb eines oder mehrerer Geschäftsprozesse durchführt;
Dashboard - Schnittstelle für die operative Kontrolle über die Ausführung von Geschäftsprozessen;
Prozessanalysetool - eine Umgebung zum Untersuchen des Trends bei der Ausführung von Geschäftsprozessen;
Das Prozesssimulationstool ist eine Umgebung zum Testen der Leistung von Geschäftsprozessen.
Die Notwendigkeit der Interoperabilität zwischen der BPM-Suite und Unternehmenssoftware, die andere Artefakte unterstützt, hat zu einer neuen Klasse von Unternehmenssoftware geführt, der Business Process Platform (BPP). Typische BPP-Technologien (Abb. 6):
Business Event Management (BEM) - Analyse von Geschäftsereignissen in Echtzeit und Start relevanter Geschäftsprozesse (BEM ist mit Complex Event Processing (CEP) und Event Driven Architecture (EDA) verbunden);
Business Rules Management (BRM) – explizite und formale Codierung von Geschäftsregeln, die von Benutzern geändert werden können;
Master Data Management (MDM) – Vereinfachung der Arbeit mit strukturierten Daten durch Beseitigung des Chaos bei der Verwendung derselben Daten;
Enterprise Content Management (ECM) - Verwaltung von Unternehmensinformationen, die für eine Person bestimmt sind (eine Verallgemeinerung des Konzepts eines Dokuments);
Configuration Management Data Base (CMDB) – eine zentralisierte Beschreibung der gesamten Informations- und Computerumgebung des Unternehmens, die verwendet wird, um BPM mit den Informations- und Computerressourcen des Unternehmens zu verbinden;
Role-Based Access Control (RBAC) – Verwaltung des Zugriffs auf Informationen zur effektiven Trennung von Kontroll- und Exekutivbefugnissen (Separation of Duty);
Business Activity Monitoring (BAM) - operative Steuerung des Unternehmens;
Business Intelligence (BI) - Analyse der Merkmale und Trends des Unternehmens;
Serviceorientierte Architektur (SOA) ist ein Architekturstil zum Erstellen komplexer Softwaresysteme als eine Reihe von universell zugänglichen und voneinander abhängigen Diensten, die zum Implementieren, Ausführen und Verwalten von Diensten verwendet werden.
Enterprise Service Bus (ESB) ist ein Kommunikationsmedium zwischen Diensten innerhalb von SOA.
Auf diese Weise ist die BPM-Disziplin in der Lage, eine einheitliche, formale und ausführbare Beschreibung von Geschäftsprozessen bereitzustellen, die in verschiedenen BPM-Suite-Tools verwendet werden kann, wobei echte Daten während der Ausführung von Geschäftsprozessen gesammelt werden. Die hohe Flexibilität eines Enterprise-BPM-Systems ist jedoch nicht automatisch nach dem Kauf einer BPM-Suite oder BPP gewährleistet – die Fähigkeit eines bestimmten BPM-Systems, sich im erforderlichen Tempo weiterzuentwickeln, muss konzipiert, implementiert und ständig überwacht werden. Wie die menschliche Gesundheit ist all dies nicht käuflich.
BPM in der Unternehmensarchitektur
Die Notwendigkeit, fast alle Unternehmenssoftware in eine einzige Logik zur Verbesserung des Unternehmens-BPM-Systems einzubeziehen, wirft die Frage nach der Rolle und dem Platz von BPM in der Unternehmensarchitektur (Enterprise Architecture, EA) auf. EA ist heute eine etablierte Praxis für IT-Abteilungen, um die Computerumgebung von Unternehmen zu rationalisieren. EA basiert auf den folgenden Regeln:
Der aktuelle Zustand der Enterprise-Computing-Umgebung wird sorgfältig als Ist-Ausgangspunkt dokumentiert;
Die Soll-Situation wird als Soll-Endpunkt dokumentiert;
Es wird ein langfristiger Plan erstellt und umgesetzt, um die Informationen und die Computerumgebung des Unternehmens von einem Punkt zum anderen zu übertragen.
All dies scheint sinnvoll zu sein, aber der Unterschied wird sofort durch den kleinen Verbesserungsansatz deutlich, der dem Prozessmanagement zugrunde liegt. Wie kombiniert man diese beiden gegensätzlichen Ansätze?
Die BPM-Disziplin kann das Hauptproblem von EA lösen – eine objektive Bewertung der Produktions- und Wirtschaftsfähigkeiten (und nicht nur von Informationen und Computing) dessen zu geben, was am zukünftigen Punkt sein wird. Trotz der Tatsache, dass EA die gesamte Bandbreite der Artefakte eines Unternehmens (sein Genotyp) beschreibt, kann es nicht zuverlässig sagen, welche Änderungen dieses Genotyps spezifische Produktions- und Wirtschaftsmerkmale eines Unternehmens beeinflussen, d. h. den Phänotyp eines Unternehmens (eine Reihe von Eigenschaften, die einem Individuum in einem bestimmten Entwicklungsstadium innewohnen ).
Die Disziplin BPM ihrerseits strukturiert die Abhängigkeiten zwischen Artefakten in Form von expliziten und ausführbaren Modellen (ein Geschäftsprozess ist ein Beispiel für die Abhängigkeit zwischen Artefakten wie Ereignissen, Rollen, Regeln usw.). Das Vorhandensein solcher ausführbarer Modelle ermöglicht es mit einem gewissen Maß an Zuverlässigkeit, die Produktions- und Wirtschaftsmerkmale des Unternehmens zu beurteilen, wenn sich der Genotyp des Unternehmens ändert.
Je mehr Abhängigkeiten zwischen Artefakten modelliert werden und je zuverlässiger diese Modelle sind, desto genauer sind solche Schätzungen natürlich. Die Symbiose aus der Nomenklatur von Unternehmensartefakten und den formal definierten Interdependenzen zwischen ihnen erzeugt potenziell ein ausführbares Modell des Unternehmens zu einem bestimmten Zeitpunkt. Wenn solche ausführbaren Modelle auf denselben Prinzipien aufgebaut sind (z. B. krislawrence.com), wird es möglich, die Auswirkungen der Anwendung verschiedener Unund das Aufkommen systematischerer und vorhersehbarerer Technologien zur Umwandlung eines ausführbaren Modells in ein anderes zu vergleichen.
Die Kombination EA+BPM kann gewissermaßen zu einer Art Navigator werden, der bei der Umsetzung der Gesamtlinie des Unternehmens Orientierung und praktische Hilfestellung in der Geschäfts- und IT-Entwicklung gibt.
Es ist kein Geheimnis, dass Softwareanbieter BPM heute auf unterschiedliche Weise definieren und entwickeln. Der vielversprechendere Weg für BPM ist jedoch Endbenutzer-BPM, und das BPM-Referenzmodell ist der erste Schritt, um ein gemeinsames Verständnis von BPM unter allen Beteiligten zu schaffen.
Das im Artikel vorgeschlagene Referenzmodell basiert auf der praktischen Erfahrung des Autors bei der Konzeption, Entwicklung und Wartung verschiedener Unternehmenslösungen. Insbesondere wurde dieses Modell verwendet, um die jährliche Produktion von mehr als 3.000 Komplexen zu automatisieren elektronische Produkte bei einer durchschnittlichen Produktvorbereitungszeit von mehreren Jahren. Infolgedessen erforderte die Wartung und Weiterentwicklung dieses Produktionssystems ein Vielfaches weniger Ressourcen als beim traditionellen Ansatz. N
Alexander Samarin ([E-Mail geschützt]) - Corporate Architect der Informatikabteilung der Regierung des Kantons Genf (Schweiz).
Prozess-Frameworks für BPM
Ein Ansatz zur Implementierung von Geschäftsprozessmanagementtechnologien, der die Implementierung von BPM-Systemen vereinfacht, impliziert eine klare Definition einer Geschäftsaufgabe und ihrer entsprechenden Geschäftsprozesse; Implementierung dieser Prozesse für einen Zeitraum von höchstens drei Monaten, um den Wert dieses Ansatzes zu demonstrieren; weiterer Ausbau der Umsetzung auf die wesentlichen Geschäftsaufgaben. Die Hauptschwierigkeit auf dem Weg dorthin sind jedoch Missverständnisse und mangelnde Koordination zwischen Geschäfts- und IT-Abteilungen. Spezialisierte Referenzmodelle (Process Frameworks) können das Implementierungsprojekt erheblich vereinfachen und Kosten reduzieren.
Referenzmodell- ein Paket von Analyse- und Softwareressourcen, bestehend aus einer Beschreibung und Empfehlungen für die Organisation einer übergeordneten Struktur eines Geschäftsprozesses, einer Reihe von Attributen und Metriken zur Bewertung der Effektivität der Ausführung sowie Softwaremodule, erstellt, um schnell einen Prototyp eines Geschäftsprozesses für seine spätere Anpassung an die Besonderheiten eines bestimmten Unternehmens zu erstellen.
Referenzmodelle helfen bei der Definition und Festlegung von Anforderungen und ermöglichen die Etablierung von Geschäftsprozessen, sie basieren auf Industriestandards und beinhalten Branchenerfahrungen. Für typische Prozesse können Referenzmodelle bei der Auswahl und Modellierung wichtiger Arbeitsabläufe, der Definition von Leistungskennzahlen (KPIs) und Parametern zur Messung der Leistung in Schlüsselbereichen sowie beim Leistungsmanagement und der Problemlösung, der Ursachenanalyse und der Behandlung von Ausnahmen helfen.
Die Struktur eines typischen Referenzmodells umfasst: Empfehlungen und Beschreibung des Themenbereichs; Elemente des Verbundes Benutzeroberflächen(Masken und Portlets logisch in Ketten verbunden); Service-Shells zur schnellen Implementierung des Zugriffs auf Geschäftsdaten; Beispiele für typische Geschäftsregeln; Schlüsselleistungsindikatoren und Elemente für ihre Analyse; ausführbare Prozessmodelle; Datenmodelle und Prozessattribute; Anpassung an Rechtsrahmen und die Besonderheiten des Geschäfts in einem bestimmten Land; Empfehlungen zu den Phasen der Bereitstellung und Implementierung von Prozessen. Mit einem solchen Satz von Ressourcen können Sie sich schnell an die Implementierung des Prozessansatzes in einem bestimmten Geschäftsprozessmanagementsystem anpassen, die Iterationszeit des Entwicklungszyklus, die Testausführung und die Prozessanalyse verkürzen. Gleichzeitig wird die größtmögliche Übereinstimmung zwischen der technischen Umsetzung und der bestehenden Geschäftsaufgabe erreicht.
Wie die Analysten von AMR Research jedoch anmerken, „sind Technologien und Methoden allein nicht in der Lage, Vorteile zu bringen – „mehr“ bedeutet nicht immer „besser“. Einige Unternehmen verwenden viele verschiedene Lösungen, deren Effektivität jedoch nur abnimmt. Die Kompetenz in der Anwendung solcher Technologien ist wichtig.“ Die Referenzmodelle basieren auf Industriestandards und der Erfahrung der Software AG bei der Erstellung eines Referenzmodells zur Definition von Kundenanforderungen. In der Praxis wird dieses Modell zum Ausgangspunkt, von dem aus Kunden das gewünschte Modell erstellen können.
Das Process Framework, beispielsweise für den Geschäftsprozess Auftragsabwicklung, beinhaltet ein grundlegendes Prozessmodell mit Aktivitätsdiagrammen für verschiedene Benutzer und Rollen, ausgewählte KPIs aus dem SCOR (The Supply-Chain Operations Reference-Model) für den Gesamtprozess und einzelne Stufen, Regeln zur Unterstützung unterschiedlicher Verarbeitungsabläufe, beispielsweise unter Berücksichtigung des Kundensegments, Ziele für unterschiedliche Kundensegmente , Produkttypen und Regionen sowie Anzeigetafeln, die Ihnen helfen, besondere Situationen zu überwachen.
Mit dem Process Framework können Sie sich auf die Notwendigkeit und Möglichkeit konzentrieren, KPIs für bestimmte Kundengruppen anzupassen und zu konfigurieren, wobei das Aufkommen neuer Produkte, der Eintritt in neue Regionen oder Marktsegmente berücksichtigt werden. Diese Informationen werden es Führungskräften in Lieferkette, Vertrieb, Logistik und Fertigung ermöglichen, die Kontrolle über bestimmte Aktivitäten zu verbessern, und IT-Führungskräften, den tatsächlichen Zustand der IT-Systeme, die die Auftragsabwicklung unterstützen, schnell zu beurteilen.
Wladimir Alenzew ([E-Mail geschützt]) - Berater für BPM und SOA, Darstellung SoftwareAG in Russland GUS (Moskau).
Ein Modell mit einem idealen Punkt beinhaltet den Vergleich eines bestimmten Produkts oder eines anderen Objekts mit einem Standard als Unterschied. Gemäß dem Modell wird jedes Merkmal als Abstand vom Ideal- oder Referenzwert des Merkmals normiert. Um das Modell anzuwenden, wird zunächst eine Vorstellung von einem idealen Produkt aus Sicht der Verbraucher gebildet – ein „idealer“ Punkt X0 wird eingeführt.
Das Modell charakterisiert den Grad der Nähe eines bestimmten Produkts zum "idealen" gemäß der Abhängigkeit
Wo ZU ich – Gewichtskoeffizienten; X 0i – ideale Punktkoordinaten. Exponent T wird vom Forscher gewählt und nimmt normalerweise Werte auf Stufe 1 oder 2 an. Die Summierung wird durchgeführt P Produkteigenschaften. Niedrige Werte sind am besten W, denn wenn der ideale Punkt der beste ist, dann ist es offensichtlich, dass ein Mindestabstand von ihm wünschenswert ist.
Die Wahl des idealen Punktes ist ziemlich kompliziert und mehrdeutig. Der Leser sollte die folgenden möglichen Ansätze zur Auswahl eines idealen Punktes beachten.
- 1. Die besten Ergebnisse in Bezug auf die Schwere: "alle Fünfer". Wenn wir ein solches Verbraucherattribut als die Bequemlichkeit der Steuerung komplexer Geräte wie eines Autos oder eines Musikzentrums betrachten, entsprechen die Koordinaten des idealen Punkts der Grenze der ausgewählten Skala. Das entsprechende hypothetische „in allen Belangen beste“ Produkt wird jedoch weit von der Realität entfernt sein, da es nicht immer ein in allen Belangen bestes Produkt gibt. Insbesondere ist es schwierig, die Eigenschaften einer Limousine und eines SUV in einem Auto zu vereinen. Wenn bestes Produkt noch existiert, wird ihr Preis zu hoch sein.
- 2. Anwendung der Parameter des wirklich konkurrenzfähigsten oder „besten auf dem Markt“-Produkts nach dem Prinzip: „Meine Traumfrau“ oder „echter Mann“. Die Besonderheit dieses Ansatzes besteht darin, dass Abweichungen vom Idealpunkt in alle Richtungen, auch in Richtung einer formalen Verbesserung, als unerwünscht angesehen werden.
- 3. Anwenden solcher objektiver Eigenschaften, wenn es ein optimales Eigenschaftsniveau gibt. In diesem Fall sind die idealen Pegel nicht notwendigerweise entweder die höchsten oder die niedrigsten. In einer solchen Situation ist die Verwendung eines idealgenauen Modells am ehesten gerechtfertigt. Beispiele für Parameter mit dem Optimum: TV-Bildschirmgröße für ein Auto oder eine Küche, TV-Bildhelligkeit. gutes Beispiel Das Vorhandensein eines optimalen Niveaus ist die Beleuchtung des Raums, wenn "zu hell" und "zu dunkel" gleichermaßen unerwünscht sind. Es sollte eine Bemerkung über die Notwendigkeit gemacht werden, den Zweck des Produkts anzugeben. Wenn Sie also nicht angeben, dass der Fernseher für die Küche bestimmt ist, sollten Sie den größten Fernseher im Angebot als ideal betrachten.
- 4. Beste Eigenschaften für einen bestimmten Preis. Folgender Ansatz wird vorgeschlagen. Um nicht „alle Fünfen“ zu setzen, was im Prinzip nicht erforderlich ist und für den Preis unrealistisch ist, ist ein Regressionsmodell der Abhängigkeit des Preises von den Eigenschaftsniveaus erforderlich, das dem parametrischen Pricing entspricht. Dann kann der Experte eine Reihe von Immobilien auf jeder ihm zur Verfügung stehenden Preisstufe auswählen. Und das stimmt, denn der Ansatz „Mobil sollte nicht mehr als zehntausend kosten“ wird von vielen genutzt.
Um das Modell mit einem idealen Punkt anzuwenden, müssen natürlich die Dimensionen aller Koordinaten übereinstimmen, um die entsprechenden Größen in der Formel summieren zu können. Ein Ausweg aus dem Problem ist die Verwendung von dimensionslosem Scoring. Eine andere Möglichkeit, die weiter unten besprochen wird, ist die Normalisierung, wenn die tatsächlichen Ebenen in Referenz- oder normative Ebenen unterteilt werden, die auch die Koordinaten eines idealen Punktes sein können.
Modell mit normalisierten Faktorenniveaus
Die Verwendung von Modellen mit relativen Faktoren erlaubt es, Faktoren mit zu kombinieren unterschiedliche Dimensionen. Das entsprechende Modell sieht so aus:
(16.2)
Alle Bezeichnungen entsprechen den in Formel (16.1) eingeführten; Zi sind parametrische Indizes.
Das Modell findet breite Anwendung bei der Berechnung von Produktqualitätsindizes und insbesondere bei der Bewertung der Wettbewerbsfähigkeit. Bei der Berechnung von Qualitätskennzahlen X i0 sind normativ, durch Normen festgelegt und Spezifikationen Ausprägungsgrade von Produkteigenschaften. In der Regel wird das Modell (16.2) unter gleichzeitiger Berücksichtigung der objektiven (Produktions- und Betriebs-)Eigenschaften des Produkts wie Geschwindigkeit, Leistung, Abmessungen, Zuverlässigkeit usw. angewendet, obwohl es möglich ist, auch objektive Eigenschaften zu berücksichtigen.
Bei der Beurteilung der Wettbewerbsfähigkeit X i0 – Parameter des zu vergleichenden Produkts, das das Produkt des stärksten Wettbewerbers sein kann. In der Literatur zur Wettbewerbsanalyse gibt es verschiedene Bezeichnungen für den Indikator - konsolidierter parametrischer Index der Verbrauchereigenschaften, Gruppenindikator der Wettbewerbsfähigkeit.
Die Theorie der adaptiven Systeme entstand im Zusammenhang mit der Notwendigkeit, eine breite Klasse angewandter Probleme zu lösen, für die herkömmliche Methoden nicht akzeptabel sind und die Kenntnis eines angemessenen mathematischen Modells eines Objekts erfordern. Die Qualität traditioneller (nicht-adaptiver) Managementmethoden ist umso höher, je mehr a priori Informationen über das Objekt selbst und die Bedingungen seines Betriebs vorliegen. In der Praxis ist es schwierig, genaue Angaben zu machen mathematische Beschreibung Kontrollobjekt. Beispielsweise sind die dynamischen Eigenschaften von Flugzeugen stark vom Flugmodus, technologischen Variationen und dem Zustand der Atmosphäre abhängig. Herkömmliche Methoden erweisen sich unter diesen Bedingungen oft als nicht anwendbar oder liefern nicht die geforderte Qualität der automatischen Steuerung.
In dieser Hinsicht schien es bereits in der Anfangsphase der Entwicklung der Theorie der automatischen Steuerung ein sehr effektiver Weg zu sein, Steuerungssysteme zu bauen, die keine vollständigen A-priori-Informationen über das Objekt und die Bedingungen für seinen Betrieb erfordern.
Die Wirkung der Anpassung an die Betriebsbedingungen in adaptiven Systemen wird durch das Sammeln und Verarbeiten von Informationen über das Verhalten eines Objekts während seines Betriebs sichergestellt, was den Einfluss von Unsicherheit auf die Qualität der Steuerung erheblich verringern kann, indem das Fehlen von a priori-Informationen kompensiert wird in der Phase des Systemdesigns.
Ein Steuerungssystem, das automatisch das erforderliche Steuerungsgesetz bestimmt, indem es das Verhalten eines Objekts unter aktueller Steuerung analysiert, wird genannt adaptiv .
Adaptive Systeme können in zwei große Klassen eingeteilt werden: Selbstorganisation und Selbstoptimierung.
Rein mit selbstorganisierende Systeme Während des Funktionierens wird ein Steueralgorithmus (seine Struktur und Parameter) gebildet, der es ermöglicht, das System im Hinblick auf das festgelegte Steuerziel (CC) zu optimieren. Diese Art von Problem entsteht beispielsweise unter Bedingungen der Änderung der Struktur und der Parameter des Steuerobjekts in Abhängigkeit vom Betriebsmodus, wenn A-priori-Informationen nicht ausreichen, um den aktuellen Modus zu bestimmen. Bei einer breiten Klasse möglicher Objektstrukturen ist es schwierig, auf die Wahl einer einzigen Struktur des Steueralgorithmus zu hoffen, die in der Lage ist, das Erreichen des Steuerziels in einem geschlossenen System in allen Betriebsmodi sicherzustellen. Wir sprechen also von einer Synthese mit freier Reglerstruktur. Die offensichtliche Komplexität der Problemstellung lässt derzeit keine Hoffnung auf einfache Algorithmen zu ihrer Lösung und damit auf eine breite Einführung von Systemen in die Praxis zu.
Die Aufgabe wird stark vereinfacht, wenn die Struktur des Steuerobjekts bekannt und unverändert ist und das Verhalten von einer Anzahl unveränderter Parameter abhängt. Das Problem wird in der Klasse der selbsteinstellenden Systeme (SNS) gelöst, bei denen die Struktur des Reglers vorgegeben ist (im Voraus ausgewählt) und nur der Algorithmus zum Einstellen seiner Koeffizienten bestimmt werden muss (Anpassungsalgorithmus).
selbstregulierendes System Die automatische Steuerung ist ein System, das seine dynamischen Eigenschaften in Übereinstimmung mit Änderungen der äußeren Bedingungen unabhängig ändert, um die optimale Leistung des Systems zu erzielen. Im Fall von selbsteinstellenden Flugsteuerungssystemen ist diese optimale Systemausgabe die optimale Reaktion auf externe Störungen.
SNAs werden in zwei Unterklassen unterteilt: Suche und Nicht-Suche. In der Such-SNA wird mit speziell organisierten Suchsignalen nach dem Minimum (bzw. Maximum) des Qualitätsmaßes (Installationsleistung, Kraftstoffverbrauch etc.) gesucht. Protozoen Suchmaschinen sind die Mehrzahl der extremalen Systeme, in denen das Fehlen apriorischer Information durch aktuelle Information kompensiert wird, die in Form einer Reaktion eines Objekts auf künstlich eingeführte suchende (Versuchs-, Test-)Einflüsse gewonnen wird.
Bei Searchless CNNs gibt es ein Modell mit den gewünschten dynamischen Eigenschaften in expliziter oder impliziter Form. Die Aufgabe des Adaptionsalgorithmus besteht darin, die Koeffizienten des Reglers so anzupassen, dass die Fehlanpassung zwischen Regelobjekt und Modell auf Null reduziert wird. Eine solche Steuerung wird als direkte adaptive Steuerung bezeichnet, und Systeme - adaptive Systeme mit Referenzmodell .
Bei der indirekten adaptiven Regelung wird zunächst das Objekt identifiziert und dann die entsprechenden Reglerbeiwerte ermittelt. Solche Regler werden als Selbstoptimierung bezeichnet.
Bei der direkten adaptiven Regelung arbeiten die Adaptionsschleifen in einem geschlossenen Regelkreis, der es ermöglicht, Änderungen der Parameter des Objekts und des Reglers während des Betriebs abzuwehren. Jede selbstabstimmende Schaltung erhöht jedoch die Ordnung des Systems um mindestens eins und beeinflusst gleichzeitig erheblich die Gesamtdynamik des geschlossenen Systems.
Im Falle einer indirekten adaptiven Steuerung arbeiten selbstabstimmende Regelkreise in einem offenen Regelkreis und beeinflussen daher die Systemdynamik nicht. Alle Erkennungsfehler, Abweichungen von Objekt- und Reglerparametern beeinträchtigen jedoch erheblich die Regelgenauigkeit. In selbsteinstellenden Systemen ohne Suche kann das Referenzmodell als eine echte dynamische Verbindung (explizites Modell) implementiert werden oder als irgendeine Referenzgleichung vorliegen, die die gesteuerten Variablen und ihre Ableitungen in Beziehung setzt (implizites Modell). Im impliziten Modell sind die Koeffizienten der Referenzgleichung die Parameter des Anpassungsalgorithmus.
Bild 1 zeigt eine der in Aktoren häufig verwendeten adaptiven Regelmöglichkeiten, bei denen die Reglerparameter vom Steuerrechner entsprechend dem Referenzmodell angepasst werden.
Referenzmodell zeigt die ideal gewünschte Reaktion des Systems auf das Ansteuersignal g(t). Als Referenzmodell werden typische Verknüpfungen automatischer Steuerungssysteme verwendet (z. B. eine aperiodische Verknüpfung). Die Parameter des PID-Reglers (Proportional-Integral-Differential-Regler) werden abgestimmt, um die Diskrepanz zwischen dem Ausgang des Modells und dem realen System zu minimieren.
Die Aufgabe der Abstimmschleife besteht darin, diese Fehlanpassung auf Null zu reduzieren bestimmte Zeit mit Nachhaltigkeitsgarantie Übergangsprozess. Dieses Problem ist alles andere als trivial - es kann gezeigt werden, dass es nicht mit linearen Beziehungen "Fehler - Controller-Koeffizienten" gelöst werden kann. Beispielsweise wird in der Literatur folgender Algorithmus zum Setzen von Parametern vorgeschlagen:
wobei k einstellbare Koeffizienten des PID-Reglers sind; A ist ein konstanter Koeffizient, der die Anpassungsrate angibt.
Reis. 1. Blockschaltbild eines adaptiven Systems mit Referenzmodell
Die Gradientenfunktion bestimmt die Empfindlichkeit des Fehlers c(t) gegenüber der Variation der Reglerkoeffizienten. Die absolute Stabilität eines geschlossenen Systems, das im Wesentlichen nichtlinear ist, wird durch die Wahl des Parameters A im Setup-Programm sichergestellt. Um also eine adaptive Regelung nach diesem Schema zu realisieren, muss der Regelrechner folgende Aufgaben in Echtzeit lösen:
- ein Stellsignal für die Regelstrecke zu erzeugen;
- Berechnen Sie die ideale Antwort gemäß dem Referenzmodell.
- Berechnung der Reglerkoeffizienten gemäß Setup-Programm, Bestimmung des aktuellen Fehlers und Ausgabe eines Steuersignals an den Eingang des Mechatronikmoduls.
Neben dem betrachteten Blockschaltbild mit dem Referenzmodell sind weitere Verfahren bekannt. Auto-Tuning Parameter und Aufbau von Reglern.
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