Методи та платформа автоматизації проєктування та виконання бізнес-сервісів
Вантажиться...
Дата
2026
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Лемешко В.А. Методи та платформа автоматизації проєктування та виконання бізнес-сервісів. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертаційна робота на здобуття ступеня доктора філософії за спеціальністю 126 “Інформаційні системи та технології”. - Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, м. Київ, 2026. Актуальність теми дослідження зумовлена необхідністю підвищення ефективності виконання бізнес-сервісів в умовах зростання складності бізнес-процесів, динамічного навантаження та ресурсних обмежень. Використання формалізованих і автоматизованих підходів сприяє стабільності, передбачуваності, своєчасному виявленню відхилень і дотриманню цільових показників рівня сервісу в сучасних інформаційних системах. Наявні підходи нерідко демонструють обмеження під час роботи в умовах нерівномірного навантаження, оскільки вони не забезпечують повного циклу контролю використання ресурсів, своєчасного виявлення відхилень та підтримання показників щодо угод про рівень надання послуг. Недоліки сучасних платформ управління бізнес-процесами проявляються під час інтеграції різних моделей, конфігурацій і сценаріїв виконання, коли стандартні засоби моніторингу та планування не забезпечують належного рівня керованості системою. Використання лише базових інструментів є недостатнім, оскільки вони не контролюють повною мірою поведінку всієї платформи в умовах динамічного навантаження. Питання розроблення, аналізу та оптимізації складних програмних і технічних систем розглядалися у працях багатьох вітчизняних і зарубіжних науковців. До кола дослідників, чиї роботи охоплюють окремі аспекти автоматизації виконання процесів, управління ресурсами, оптимізації програмних систем та організації складних інформаційних середовищ, належать О.А. Машков, Ю.П. Зайченко, В.Г. Лазарєв, О.В. Коваль, В.С. Семеніхін, В.Ф. Колчин, В.К. Попков, О.В. Барабаш, А.П. Мусієнко, Г.А. Кучук, Д.М. Обідін, О.А. Кононов, В.Є. Мухін, Я.І. Корнага, В. Цветков, S. Newman, K. Hoffman та інші. В наведених наукових працях, присвячених проблематиці проєктування та оптимізації програмних систем, розглядалися питання організації програмних рішень, вибору критеріїв їх ефективності та підвищення якості функціонування. У цих роботах обговорювалися підходи до аналізу структури програмних систем, удосконалення обчислювальних процедур, забезпечення надійності виконання операцій і раціонального використання доступних ресурсів. Також увага приділялася питанням синхронізації обробки задач, підтриманню стабільності функціонування та оцінюванню продуктивності програмних систем за різних умов роботи. Окремий напрям стосувався підвищення стійкості програмних засобів до помилок та впливу змін у параметрах середовища, що впливають на якість виконання операцій. У ряді робіт аналізувалися методи зменшення затримок у обробці даних та покращення показників продуктивності шляхом оптимізації алгоритмів і структури програмних компонентів. При цьому зроблено акцент на забезпеченні передбачуваності роботи та підтриманні стабільних характеристик виконання. У сучасній теорії та практиці автоматизації проєктування й виконання бізнес-процесів спостерігається протиріччя між потребою у стабільному та передбачуваному функціонуванні бізнес-сервісів і тими можливостями, які надають наявні методи та платформи для забезпечення керованого виконання процесів у змінних умовах навантаження. Одним із ключових викликів є те, що інструменти швидкого моделювання та конфігурування процесів не завжди дозволяють забезпечувати необхідні показники продуктивності, ресурсної ефективності та дотримання встановлених параметрів виконання. Для усунення зазначеного протиріччя у дисертаційній роботі розглядається наукове завдання розроблення моделі та методів керованого виконання бізнес-процесів, що поєднують засоби моделювання, моніторингу використання ресурсів та адаптивного планування задач. Запропонований підхід спрямований на підвищення стабільності роботи бізнес-сервісів і забезпечення узгодженого виконання процесів відповідно до встановлених вимог. Метою дисертаційної роботи є підвищення ефективності виконання кроків бізнес-процесів у платформах автоматизації проєктування та виконання бізнес-сервісів в умовах змінного навантаження. Основні завдання дослідження включають: 1. Провести порівняльний аналіз методів і засобів організації сучасних платформ автоматизації проєктування та виконання бізнес-сервісів для визначення особливостей та проблем їх реалізації. 2. Дослідити механізми моніторингу виконання кроків бізнес-процесів у платформі автоматизації проєктування та виконання бізнес-сервісів, визначити вимоги до телеметрії, інструментованого контролю ресурсів та виявлення порушень стабільності. 3. Розробити метод реактивного мульти-токенового планування задач за дедлайном старту, який дозволяє знизити ризик перевантаження середовища та зменшити частку порушень дедлайнів старту в умовах змінного та пікового навантаження. 4. Розробити метод планування задач за правилом "перший прийшов - перший оброблений", який дозволяє зменшити ризик аварійних збоїв середовища виконання, зокрема, спричинених перевищенням обмеження оперативної пам’яті. 5. Розробити модель моніторингу та виконання кроків бізнес-процесів у ресурсно-обмеженому середовищі. 6. Розробити програмне забезпечення системи управління та перевірки виконання кроків бізнес-процесів у платформі автоматизації проєктування та виконання бізнес-сервісів. Об’єктом дослідження є процес виконання кроків бізнес-процесів у платформах автоматизації проєктування та виконання бізнес-сервісів в умовах змінного навантаження. Предметом дослідження є моделі, методи та програмні засоби підвищення ефективності виконання кроків бізнес-процесів, що забезпечують моніторинг використання ресурсів, стабільність роботи бізнес-сервісів у платформах автоматизації проєктування та виконання бізнес-сервісів. Методи дослідження. Дисертаційне дослідження виконано з використанням методів математичного та імітаційного моделювання, теорії масового обслуговування і теорії автоматичного керування, а також методів порівняльного та експериментального аналізу виконання бізнес-сервісів в умовах змінного навантаження. Це дало змогу дослідити особливості виконання кроків бізнес-процесів, оцінити затримки, пропускну здатність, ресурсоспоживання та стабільність функціонування системи. Наукова новизна одержаних результатів. 1. Вперше розроблено метод реактивного мульти-токенового планування задач за дедлайном старту, який відрізняється від існуючих поєднанням етапів перевірки ресурсів для запуску задачі за мультиресурсною токенною моделлю з резервуванням "видано/повернуто" та вибором допустимої задачі з найменшим дедлайном старту, зазначений метод дозволяє знизити ризик перевантаження середовища та зменшити частку порушень дедлайнів старту в умовах змінного та пікового навантаження. Удосконалено метод планування задач за правилом "перший прийшов - перший оброблений", який відрізняється введенням механізму ресурсного допуску задач перед запуском і правилом відкладеного старту за нестачі ресурсів та вибором допустимої задачі зі збереженням черговості обробки із очікуванням вивільнення ресурсів, що дозволяє зменшити ризик аварійних збоїв середовища виконання, зокрема спричинених перевищенням обмежень оперативної пам’яті. Удосконалено модель моніторингу та виконання кроків бізнес-процесів у ресурсно-обмеженому середовищі, яка відрізняється від існуючих тим, що подає крок процесу як задачу з багатовимірними ресурсними потребами та часом постановки в чергу і дедлайном старту, який відокремлюється правилом пріоритету від механізму багаторесурсної перевірки здійсненності запуску, що задає метод вибору задачі із існуючої черги як фіксований параметр моделі та дозволяє порівняння альтернативних пріоритетів за показником частки порушень дедлайнів старту. Набула подальшого розвитку інформаційна технологія автоматизації проєктування та виконання бізнес-процесів у частині багаторівневої інтеграції засобів моделювання, виконання, моніторингу, аналітики та керування, що відрізняється реалізацією у замкненому контуру “виконання - телеметрія - аналітика - керування - вплив на виконання”, розробленого методу реактивного мульти-токенового планування задач за дедлайном старту та удосконалено методу планування задач за правилом "перший прийшов - перший оброблений", що дозволяє підвищити обґрунтованість підтримання стабільності виконання процесів за змінного навантаження. Практичне значення отриманих результатів полягає у створенні інформаційної системи для моніторингу й керованого виконання бізнес-процесів за змінного навантаження та обмежених ресурсів. Результати тестування підтверджують її придатність для оцінювання ресурсів, цільового показника рівня сервісу, порівняння методів планування й удосконалення платформ автоматизації проєктування та виконання бізнес-сервісів. У результаті порівняння базової та запропонованої конфігурації на промисловому середовищі показало зменшення частки порушених дедлайнів старту у сценаріях із 5000 задач. У першому сценарії цей показник знизився з 14,56% до 5,48%, тобто на 9,08%, у другому - з 67,88% до 25,81%, тобто на 42,07%. Найбільше зменшення частки порушень спостерігається за обмеженого обсягу оперативної пам’яті. Зі збільшенням доступної пам’яті рівень порушень дедлайнів зменшується в обох конфігураціях, однак запропонована конфігурація забезпечує нижчі значення частки порушених дедлайнів, що підтверджує доцільність використання запропонованої конфігурації. Таким чином, мета дисертаційного дослідження щодо підвищення ефективності виконання кроків бізнес-процесів у платформах автоматизації проєктування та виконання бізнес-сервісів в умовах змінного навантаження досягнута, а всі поставлені наукові завдання виконані в повному обсязі. Отримані наукові результати становлять внесок у розвиток інформаційних технологій у частині виконання бізнес-процесів, розроблення методів планування. Перспективними напрямами подальших досліджень є удосконалення методів контролю ресурсів, розроблення засобів адаптивного планування кроків процесів та розширення моделей оцінювання ефективності виконання бізнес-процесів у змінних технічних та експлуатаційних умовах.
Опис
Ключові слова
модель, система управління, функціональна стійкість, інформаційна система, розподіл ресурсів, планування завдань, комп’ютерні системи, моніторинг, інформаційна технологія, динамічне середовище, алгоритм, моделювання, оптимальне керування, метод усереднення, відмовостійкість, model, control system, functional stability, information system, resource allocation, task scheduling, computer systems, monitoring, information technology, dynamic environment, algorithm, modeling, optimal control, averaging method, fault tolerance
Бібліографічний опис
Лемешко, В. А. Методи та платформа автоматизації проєктування та виконання бізнес-сервісів : дис. … д-ра філософії : 126 Інформаційні системи та технології / Лемешко В’ячеслав Анатолійович. – Київ, 2026. – 201 с.