Методи та платформа автоматизації проєктування та виконання бізнес-сервісів
| dc.contributor.advisor | Корнага, Ярослав Ігорович | |
| dc.contributor.author | Лемешко, В’ячеслав Анатолійович | |
| dc.date.accessioned | 2026-06-15T10:15:22Z | |
| dc.date.available | 2026-06-15T10:15:22Z | |
| dc.date.issued | 2026 | |
| dc.description.abstract | 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. | |
| dc.description.abstractother | Lemeshko V.A. Methods and a Platform for Automating the Design and Execution of Business Services. - Qualification scientific work in the form of a manuscript. Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy in specialty 126 “Information Systems and Technologies”. - National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv, 2026. The relevance of the research topic is determined by the need to improve the efficiency of business service execution under conditions of increasing business process complexity, dynamic workloads, and resource constraints. The use of formalized and automated approaches contributes to stability, predictability, timely detection of deviations, and compliance with target service level indicators in modern information systems. Existing approaches often demonstrate limitations under uneven workloads, since they do not provide a full cycle of resource usage control, timely detection of deviations, and maintenance of service level agreement indicators. The shortcomings of modern business process management platforms become evident when integrating different models, configurations, and execution scenarios, where standard monitoring and scheduling tools do not provide a sufficient level of system controllability. The use of only basic tools is insufficient, as they do not fully control the behavior of the entire platform under dynamic load conditions. Issues related to the development, analysis, and optimization of complex software and technical systems have been considered in the works of many domestic and foreign researchers. The range of scholars whose works cover certain aspects of process execution automation, resource management, software system optimization, and the organization of complex information environments includes O.A. Mashkov, Yu.P. Zaichenko, V.H. Lazariev, O.V. Koval, V.S. Semenikhin, V.F. Kolchin, V.K. Popkov, O.V. Barabash, A.P. Musiienko, H.A. Kuchuk, D.M. Obidin, O.A. Kononov, V.Ye. Mukhin, Ya.I. Kornaha, V. Tsvetkov, S. Newman, K. Hoffman, and others. In the cited scientific works devoted to the design and optimization of software systems, researchers considered issues of organizing software solutions, selecting criteria for their efficiency, and improving the quality of functioning. These works discussed approaches to analyzing the structure of software systems, improving computational procedures, ensuring the reliability of operation execution, and making rational use of available resources. Attention was also paid to the synchronization of task processing, maintenance of stable functioning, and evaluation of software system performance under different operating conditions. A separate line of research concerned improving the fault tolerance of software tools and mitigating the impact of changes in environmental parameters that affect the quality of operation execution. A number of works analyzed methods for reducing data processing delays and improving performance indicators by optimizing algorithms and the structure of software components. At the same time, emphasis was placed on ensuring predictability of operation and maintaining stable execution characteristics. In modern theory and practice of automating the design and execution of business processes, there is a contradiction between the need for stable and predictable functioning of business services and the capabilities provided by existing methods and platforms for ensuring controlled process execution under varying workload conditions. One of the key challenges is that rapid process modeling and configuration tools do not always make it possible to ensure the required levels of performance, resource efficiency, and compliance with specified execution parameters. To eliminate this contradiction, the dissertation addresses the scientific task of developing a model and methods for controlled execution of business processes that combine modeling tools, resource usage monitoring, and adaptive task scheduling. The proposed approach is aimed at improving the stability of business services and ensuring coordinated process execution in accordance with the established requirements. The purpose of the dissertation is to improve the efficiency of executing business process steps in platforms for the automation of business service design and execution under variable workload conditions. The main research objectives are as follows: 1. To perform a comparative analysis of methods and tools for organizing modern platforms for the automation of business service design and execution in order to determine the features and problems of their implementation. 2. To investigate the monitoring mechanisms for execution of business process steps in a platform for the automation of business service design and execution, and to determine the requirements for telemetry, instrumented resource control, and detection of stability violations. 3. To develop a method of reactive multi-token task scheduling by start deadline, which makes it possible to reduce the risk of environment overload and decrease the share of start-deadline violations under variable and peak workloads. 4. To develop a task scheduling method based on the “first come, first served” rule, which makes it possible to reduce the risk of critical failures of the execution environment, in particular those caused by exceeding the RAM limit. 5. To develop a model for monitoring and execution of business process steps in a resource-constrained environment. 6. To develop software for a system of control and verification of business process step execution in a platform for the automation of business service design and execution. The object of research is the process of executing business process steps in platforms for the automation of business service design and execution under variable workload conditions. The subject of research is models, methods, and software tools for improving the efficiency of business process step execution, ensuring resource usage monitoring and stable operation of business services in platforms for the automation of business service design and execution. Research methods. The dissertation research was carried out using methods of mathematical and simulation modeling, queueing theory, and automatic control theory, as well as methods of comparative and experimental analysis of business service execution under variable workload conditions. This made it possible to investigate the features of business process step execution and to evaluate delays, throughput, resource consumption, and system stability. Scientific novelty of the obtained results. For the first time, a method of reactive multi-token task scheduling by start deadline has been developed. It differs from existing methods by combining the stages of resource availability verification for task launch based on a multi-resource token model with “issued/returned” reservation and the selection of an admissible task with the earliest start deadline. This method makes it possible to reduce the risk of environment overload and decrease the share of startdeadline violations under variable and peak workloads. An improved task scheduling method based on the “first come, first served” rule has been developed. It differs by introducing a mechanism for checking task resource admissibility before execution, as well as a deferred-start rule in case of insufficient resources and a procedure for selecting an admissible task while preserving the processing order and waiting for resources to be released. This helps reduce the risk of critical failures in the execution environment, particularly those caused by exceeding RAM limits. An improved model for monitoring and executing business process steps in a resource-constrained environment has been developed. Unlike existing models, it represents a process step as a task with multidimensional resource requirements, a queue entry time, and a start deadline. The priority rule is separated from the mechanism for multi-resource feasibility checking of task execution, which defines the task selection method from the existing queue as a fixed model parameter and makes it possible to compare alternative priority rules using the proportion of start-deadline violations as a performance metric. The information technology for automating the design and execution of business processes has been further developed in terms of multi-level integration of modeling, execution, monitoring, analytics, and control tools. It differs by being implemented within a closed-loop framework of “execution – telemetry – analytics – control – impact on execution” by the developed method of reactive multi-token task scheduling based on start deadlines, and by the improved task scheduling method based on the “first come, first served” rule. This makes it possible to enhance the validity of maintaining process execution stability under variable workloads. It involves the development of an information system for monitoring and controlled execution of business processes under variable workloads and limited resources. The testing results confirm its suitability for resource assessment, evaluation of target service level indicators, comparison of scheduling methods, and improvement of automation platforms for the design and execution of business services. A comparison of the baseline and proposed configurations in an industrial environment showed a decrease in the share of start-deadline violations in scenarios with 5,000 tasks. In the first scenario, this indicator fell from 14.56% to 5.48%, i.e., by 9.08%; in the second, from 67.88% to 25.81%, i.e., by 42.07%. The greatest reduction was observed under limited RAM conditions. As available memory increased, deadline violations decreased in both configurations; however, the proposed configuration consistently yielded lower violation rates, confirming its feasibility. The goal of the dissertation research aimed at improving the efficiency of business process step execution in platforms for the automation of business service design and execution under variable workload conditions has been achieved, and all the stated scientific objectives have been fully accomplished. The obtained scientific results contribute to the development of information technologies in the area of business process execution and the development of scheduling methods. Promising directions for further research include improvement of resource control methods, development of means for adaptive scheduling of process steps, and expansion of models for evaluating the efficiency of business process execution under changing technical and operational conditions | |
| dc.format.extent | 201 с. | |
| dc.identifier.citation | 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. | |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/81653 | |
| dc.language.iso | uk | |
| dc.publisher | КПІ ім. Ігоря Сікорського | |
| dc.publisher.place | Київ | |
| dc.subject | модель | |
| dc.subject | система управління | |
| dc.subject | функціональна стійкість | |
| dc.subject | інформаційна система | |
| dc.subject | розподіл ресурсів | |
| dc.subject | планування завдань | |
| dc.subject | комп’ютерні системи | |
| dc.subject | моніторинг | |
| dc.subject | інформаційна технологія | |
| dc.subject | динамічне середовище | |
| dc.subject | алгоритм | |
| dc.subject | моделювання | |
| dc.subject | оптимальне керування | |
| dc.subject | метод усереднення | |
| dc.subject | відмовостійкість | |
| dc.subject | model | |
| dc.subject | control system | |
| dc.subject | functional stability | |
| dc.subject | information system | |
| dc.subject | resource allocation | |
| dc.subject | task scheduling | |
| dc.subject | computer systems | |
| dc.subject | monitoring | |
| dc.subject | information technology | |
| dc.subject | dynamic environment | |
| dc.subject | algorithm | |
| dc.subject | modeling | |
| dc.subject | optimal control | |
| dc.subject | averaging method | |
| dc.subject | fault tolerance | |
| dc.subject.udc | 004.451.44:004.052 | |
| dc.title | Методи та платформа автоматизації проєктування та виконання бізнес-сервісів | |
| dc.title.alternative | Methods and a Platform for Automating the Design and Execution of Business Services | |
| dc.type | Thesis Doctoral |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 8.98 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: