XXVI. ASR '2001 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, April 26-27, 2001 Paper 56 Optimalizace podnikových procesů PAVLAS, Roman Ing., Ph.D., Katedra ATŘ-352, VŠB-TU Ostrava, tř. 17. listopadu 15, Ostrava - Poruba, 708 33, roman.pavlas@vsb.cz, 00420-69-699 3486 Abstrakt: Příspěvek se zabývá problematikou modelování, simulace a optimalizace vnitropodnikových procesů. V úvodních částech je zdůrazněna nutnost optimalizace podnikových procesů před instalací nového či inovací stávajícího podnikového informačního systému. Pouze touto cestou lze zajistit deklarované přínosy instalace informačního systému. Často se v praxi stává, že tato úvodní etapa životního cyklu informačního systému je opomenuta. Důsledkem toho je potom fakt, že kvalitní a efektivní informační systém je aplikován na neefektivní podnikové procesy, takže výsledek rozsáhlé investice do IS/IT nesplňuje očekávání investorů. V další části jsou popsány možnosti softwarového produktu FirstSTEP Designer, určeného právě pro uvedenou oblast modelování a simulace podnikových procesů. Tento produkt je na našem trhu dostupný v české jazykové mutaci a je pro něj zajištěno i školicí a servisní zázemí. V poslední části příspěvku je popsán vytvořený simulační model podnikového procesu likvidace dodavatelských faktur v prostředí tohoto produktu. Je zde popsán postup modelování a simulace procesu a uvedeny některé výstupy namodelovaného procesu. Ty jsou využitelné pro experimentování s modelem a výslednou optimalizaci namodelovaného procesu z pohledu různých kritérií (čas, náklady, zatížení zdrojů atd.). Prezentovaných výsledků bylo dosaženo s podporou výzkumného záměru MSM 272300012. Klíčová slova: proces, informační systém, modelování, simulace, optimalizace. 1 Životní cyklus informačních systémů Vývoj a implementace podnikového informačního systému je nákladná a dlouhodobá záležitost s dosti vysokým rizikem neúspěchu. Z těchto důvodů bývá v praxi voleno řešení formou dodávky prostřednictvím systémových integrátorů, kontrahovaných na základě výběrových řízení. Ti vesměs dodávají systémy složené z osvědčených standardů světových dodavatelů. Vzhledem k různorodosti požadavků zákazníků musejí být informační systémy přizpůsobovány požadavkům zákazníka (tzv. customizovány) tak, aby vyhovovaly konkrétním situacím. Při customizaci je proto nutné stanovit cíle a specifikovat požadavky obdobně jako při vývoji. Vlastní přizpůsobení požadavkům zákazníka se provádí parametrizací nastavením systémových parametrů, jako jsou např. zavedení organizační struktury podniku, charakter jeho činnosti, zavedení funkcí a postupů, parametry udávající formáty dat nebo strukturu obrazovek. Parametry také zařazují, blokují nebo modifikují jednotlivé funkce systému. Někdy je potřeba jednotlivé menší části systému doprogramovat. Soudobé systémy používají místo složitého nastavování parametrů specializovaný systém CASE, který generuje celý systém vždy znovu. Systémových parametrů bývá podle velikosti podniku řádově až tisíce a jejich volba je velmi obtížná a nepřehledná. Použití CASE silně snižuje pracnost customizace a umožňuje i vyšší obecnost. Parametrizace se u moderních informačních systémů stále více podobá kompletní generaci nového systému. Proto se tato část customizace nazývá generací systému. - 1 -
Celá customizace podnikového informačního systému sestává z následujících typických etap: 1. Stanovení cílů bývá často pojato variantně, obsahuje vyčíslení nákladů, času a pracnosti jednotlivých variant, někdy se v této etapě projeví nutnost pozměnit některé podnikové procesy do podoby vyhovující informačnímu systému. 2. Specifikace požadavků realizuje se pro vybranou variantu informačního systému s ohledem na jeho možnosti. 3. Generace nastavení parametrů systému pomocí CASE nástrojů, případně návrh, programování a testování úprav a doplňků. 4. Instalace a zkušební provoz zahrnuje víceúrovňové testování zaměřené na hledání míst, ve kterých systém selhává a jejich odstraňování, v závěru této etapy probíhají akceptační (certifikační) testy, při nichž je zjišťováno, zda systém odpovídá požadavkům zadání. 5. Podpora za provozu údržba náklady na údržbu informačního systému jsou značné a neustále rostou. V okamžiku, kdy se prokáže, že náklady na údržbu a zdokonalování jsou vyšší než náklady na pořízení nového informačního systému, končí životní cyklus systému. Důsledným provedením těchto pěti etap customizace podnikového informačního systému bývá zajištěna správná aplikace a funkčnost systému v konkrétních podmínkách firmy. Délka životního cyklu podnikového informačního systému (zejména délka vyhovujícího provozu) však nebývá dána jen správným výběrem systému a jeho pečlivou customizací, ale závisí v podstatné míře právě na konkrétních podmínkách firmy, na něž je systém aplikován. K nejdůležitějším z těchto podmínek patří správná formulace podnikových cílů a strategií a optimalizace vnitropodnikových procesů. Cílem nasazení pokrokových informačních systémů a informačních technologií (IS/IT) není pouze automatizovat stávající strukturu a procesy, ale vytvářet novou kvalitu procesů. 2 Modelování vnitropodnikových procesů Metodiky zpracování jednotlivých etap životního cyklu podnikového informačního systému mají systémoví integrátoři dostatečně propracovány. Není ale běžnou praxí, aby tito dodavatelé před aplikací svých systémů provedli posouzení a optimalizaci vnitropodnikových procesů. Tento úkol leží na podnicích samotných nebo je pro jeho řešení možno angažovat externí firmy, které se uvedenou problematikou zabývají. V podstatě jde o to zjistit, co se vlastně v podniku děje, jaké procesy tam probíhají, posoudit jejich užitečnost a efektivnost (z hlediska nákladů, času, využití jednotlivých zdrojů atd.) a na základě provedené analýzy navrhnout optimalizační kroky. Zaběhnutý a často léta neměnný styl práce ve firmách může vést k tomu, že některé procesy přestávají vyhovovat stávajícím či nastupujícím podmínkám existujícím v prostředí, v němž se firma pohybuje. Ukazuje se, že je potřeba něco změnit, ale jak na to? Je zřejmé, že nelze intuitivně zkoušet různá nastavení podnikových procesů v praxi, protože případná pochybení mohou mít pro firmu fatální důsledky. Mnohem výhodnější je tyto procesy namodelovat a simulačně ověřit (provést tzv. Business Process Modelling BPM) před promítnutím definitivních změn do procesů (Business Process Reengineering BPR). Optimalizaci vnitropodnikových procesů je zvláště nezbytné provést před každou rozsáhlejší inovací podnikového informačního systému. Jedině tak lze dosáhnout stavu, že customizace systému bude provedena na optimalizované procesy a činnosti a v důsledku toho - 2 -
nebudou znehodnocovány přínosy instalace systému nerentabilními nebo dokonce zbytečnými činnostmi. Obecně je ale vhodné přistoupit k modelování a simulaci procesů vždy, kdy se managementy podniků začnou intenzivněji zabývat následujícími okruhy otázek: Jak podnikové procesy podporují firemní cíle? Které aktivity jsou nepotřebné nebo nadbytečné? Které jsou nejnákladnější části procesů? Kde se vytváří největší přínos pro zákazníka? Kolik zdrojů (pracovníků, strojů, linek) je potřeba pro dosažení cílů? Kde jsou úzká místa procesů? Jak zrychlit odezvu na požadavky zákazníků? Pro podporu analýzy, modelování a simulace podnikových procesů existuje na trhu celá řada softwarových nástrojů. Jsou to například systémy Aris, Adonis, TeamWare ProcessWise WorkBench nebo FirstSTEP Designer. 3 Produkt FirstSTEP Designer Pro realizaci uvedených činností je v současné době na českém trhu k dispozici za patrně nejvýhodnějších podmínek produkt FirstSTEP Designer 4.0 CE (výrobce firma Interfacing Technologies Corporation, Ontario, Canada), jehož výhradní distribuci v ČR zajišťuje firma LBMS, s. r. o., Praha. Tento systém je dodáván (narozdíl od konkurenčních produktů) v české jazykové mutaci a dodavatelská firma zajišťuje kromě jeho implementace, technické pomoci a upgrade rovněž školení a případné řešení modelových a optimalizačních úloh. FirstSTEP Designer je výkonný nástroj sloužící k modelování, dokumentaci, analýze, zdokonalování a k přírůstkovému přepracovávání firemních procesů. Není pouhým kreslícím nástrojem, ale umožňuje jednotlivé prvky uvést v život a jejich chování ověřit dynamicky v průběhu simulace. V prostředí FirstSTEP Designer jsou firemní procesy propojeny se zdroji (lidmi, stroji atd.) vykonávajícími jednotlivé činnosti a s organizačními jednotkami, kde příslušná část procesu probíhá. Dále jsou procesy úzce navázány na produkty, které jsou v něm využívány, či vytvářeny a to vše se zřetelem k dynamice jednotlivých prvků. Výsledkem je pak realistická reprezentace firemního procesu namísto statického zobrazení toku aktivit. Při tomto postupu je analytik pracující ve FirstSTEP Designer automaticky veden k tomu, aby identifikoval všechny potřebné elementy procesu. Tento realistický model umožňuje provádět simulaci vlastností procesu dle různých dynamických podmínek, jako jsou vstupní četnosti, pravděpodobnostní rozložení, disponibilita zdrojů a uživatelsky definovatelných podmínky. K tomu všemu nabízí FirstSTEP Designer snadno osvojitelné a intuitivní uživatelské rozhraní (viz obr. 1), které umožňuje vytváření modelů i neprofesionálům v oblasti IT. - 3 -
Obr. 1: Uživatelské rozhraní systému FirstSTEP FirstSTEP Designer nabízí přirozený, objektově zaměřený přístup k modelování firemních procesů a dále jedinečnou metodu rozkladu procesů, která umožňuje jasné a přehledné modelování i složitých firemních procesů. Flexibilita prostředí FirstSTEP umožňuje adaptovat vlastní metodiku, nicméně firma Interfacing Technologies nabízí obecný metodický rámec nazvaný Result-Driven Renewal vycházející z praktických zkušeností při zdokonalování firemních procesů. Prostředí FirstSTEP Designer obsahuje následujících pět komponent: 1. Nástroje pro modelování 2. Procesní šablony (Business Templates) 3. Simulátor procesů 4. Nástroje pro dokumentaci a analýzu 5. Objektovou repository 3.1 Modelování firemních procesů V závislosti na potřebách organizace je v prostředí FirstSTEP možné vytvářet jak jednouché, tak i komplexní modely relevantních aspektů organizace. Nástroje pro modelování a popis procesů umožňují analytikům firemních procesů zachytit strukturu organizace, její klíčové procesy a konkrétní aktivity (úkony) viz obr. 2. Dále je možné popsat s nimi související věcné objekty, jako jsou zdroje potřebné pro provedení definovaných činností a produkty těmito činnostmi vytvářené, či využívané. - 4 -
Obr. 2: Rozložení procesu na aktivity 3.2 Základní modely a objekty prostředí FirstSTEP: Proces Proces je zobecněným pohledem na skupinu činností, jejichž provázáním vzniká produkt (výstup), který organizace potřebuje vytvářet pro splnění svých cílů. V prostředí FirstSTEP Designer je možné modelovat procesy na různých úrovních od celopodnikových procesních řetězců, až po dílčí seskupení aktivit (subprocesů). FirstSTEP Designer ulehčuje jak vytvoření základního řetězce procesů, tak i hierarchického pohledu na tytéž procesy. Organizační schéma Při vytváření organizačního schématu v prostředí FirstSTEP je možné namodelovat vlastní organizační strukturu a do organizační struktury začlenit i konkrétní zdroje, resp. role, které se účastní vykonávání procesů. Při modelování procesních řetězců, které procházejí několika odděleními, je možné provádět analýzu toků práce mezi odděleními pomocí speciálního zobrazení nazývaného plavecké dráhy (swim lines). Aktivity Aktivity představují elementární úroveň na procesní hierarchii ve FirstSTEP Designer. Ze základních šesti druhů aktivit je možné odvodit další typy a tyto vizuálně odlišit, případně jim přiřadit uživatelsky definované ikony. Toto přiřazení je možné převzít z procesních šablon bez nutnosti detailní a pracné konfigurace prostředí. K aktivitám jsou navázány informace o zdroji, který ji vykonává, o požadovaných vstupech a výstupech, reference na potřebné produkty či dokumenty, doba trvání, délka prodlení, náklady, priority a vstupní podmínky. Zdroje Zdroje ve FirstSTEP Designer představují individuální objekty (jako jsou zaměstnanci, počítače či automobily), které se podílejí na vykonávání firemního procesu. Zdroje mohou mít přiřazeno množství atributů jako jsou cena za jednotku, pracovní doba (kalendář) a typy aktivit, které mohou vykonávat. Ve FirstSTEP je možné vytvářet typy zdrojů, které reprezentují určitou úroveň dovedností a s nimi spojených nákladů. Odvozením z těchto typů je pak možné vytvářet libovolný počet zdrojů, které z daného typu přebírají jeho atributy. Typy zdrojů je možné převzít z procesní šablony. - 5 -
Produkty Toky práce, které jsou modelovány v prostředí FirstSTEP jsou reprezentovány jako produkty. Ty mohou představovat jak skutečně fyzické jednotky, tak i informace ve formě různých dokumentů, formulářů včetně jejich elektronické podoby. Produkty jsou využívány jako vstupy a výstupy pro jednotlivé aktivity, nebo jako referenční zdroj informací pro aktivitu. 3.3 Procesní šablony Procesní šablony slouží k seskupení podobných aktivit, zdrojů, produktů a kalendářů, které jsou přizpůsobeny specifickým modelům nebo konkrétnímu odvětví. Součástí FirstSTEP Designer jsou šablony pro finančnictví, pojišťovnictví, zdravotnictví a výrobu. Procesní šablony je možné uživatelsky rozšiřovat a kombinovat, a tak s každým novým modelem procesu vytvářet opakovaně použitelné definice pro usnadnění a standardizaci dalších modelů. 3.4 Simulace a simulační stroj Simulační stroj ve FirstSTEP Designer tvoří integrální součást produktu. Pracuje metodou generování diskrétních událostí na základě definovaných četností, pravděpodobnostních rozložení a disponibility zdrojů s možností začlenění sezónních fluktuací. V průběhu simulace je možné provádět animaci toku produktů, dynamicky zobrazovat časové průběhy různých charakteristik spojených se zatížením zdrojů či s náklady. Výsledkem simulace jsou statistická data, která je možné dále analyzovat, porovnávat a tím zkoumat nejvhodnější variantu procesu. Na obr. 3 jsou jako příklad zachyceny simulační výsledky zatížení zdrojů v modelovém případě zpracování půjček v bance. Obr. 3: Výstup simulace zatížení lidských zdrojů v průběhu zpracování půjček 3.5 Dokumentační a analytické nástroje Analýza pracovních toků a Objemová analýza usnadňuje pracovníkům zodpovědným za firemní procesy rozhodnout o potřebných zdrojích. - 6 -
Výkonová analýza procesu usnadňuje odhalení kauzální příčiny prodlev aktivit a celkového zdržení procesu, zatímco Analýza výkonnosti zdrojů ukazuje například rozložení zatížení na jednotlivé zdroje. Pro vysledování toku produktu, času stráveného ve frontách a k identifikaci špiček slouží sestava Výkonové analýzy toků produktů. Relevantní sestavy umožňují postupem drill-down (zanořování) sledovat zvolenou charakteristiku na potřebné úrovni podrobnosti a podle potřeby zobrazit detailnější členění až do úrovně jednotlivých aktivit. Na obr. 4 je příklad grafického zpracování nákladovosti jednotlivých aktivit. Obr. 4: Grafické zpracování procentuální nákladové zátěže jednotlivých aktivit 3.6 Objektová repository Objekty modelů FirstSTEP Designer je možné sdílet přetažením z jednoho modelu do druhého. Případné nekonzistence a chybějící informace jsou identifikovány a uživateli jsou nabídnuty možnosti jejich vyřešení. 3.7 Systémové požadavky Windows 95, Windows NT, 24 MB RAM pro Windows 95/98, 32 MB RAM pro Windows NT, Pentium 100 CPU, 30 MB diskového prostoru, SVGA monitor a adaptér, CD-ROM mechanika. - 7 -
4 Modelování procesu proplácení dodavatelských faktur Způsob modelování podnikových procesů je ukázán na příkladě procesu likvidace odběratelských faktur v podniku. Sestavování modelu se provádí v pěti krocích: 1. Vytvoření subprocesů (procesů vyšší úrovně) 2. Rozložení subprocesů na jednotlivé aktivity (dílčí úkony) 3. Definování zdrojů a organizační struktury organizace 4. Modifikace detailů jednotlivých aktivit 5. Provedení analýzy a spuštění simulace 4.1 Vytvoření subprocesů Proces likvidace dodavatelských faktur byl rozdělen na tři subprocesy a propojen vazbami dle obr. 5. Obr. 5: Subprocesy procesu likvidace dodavatelských faktur Příjmem faktury se rozumí zanesení faktury do modulu Závazky v podnikovém informačním systému. Dále jsou faktury párovány s odpovídajícími objednávkami likvidátorem faktur, následuje kontrola fakturovaných částek a poté jsou faktury předávány k proplacení (pokud je fakturovaná částka nižší než je fakturační limit) nebo jsou postupovány ke schválení vedoucímu ( pokud je fakturovaná částka vyšší než je fakturační limit). Nespárované faktury nebo faktury s nesmyslnou částkou jsou vraceny na podatelnu. Schválením faktury se rozumí kvitance nebo odmítnutí vedoucím, který je oprávněn schvalovat faktury nad fakturační limit. Schválené faktury jsou postupovány likvidátorovi faktur k proplacení. Neschválené faktury jsou vraceny na podatelnu. Zaplacením faktury se rozumí vystavením příkazu k úhradě pro banku nebo vystavení šeku pro dodavatele a jejich předání do podatelny. 4.2 Rozložení subprocesů na jednotlivé aktivity V této fázi jde o rozdělení subprocesů na jednotlivé aktivity, čili činnosti, jež provádí jediný zdroj (v tomto případě zaměstnanec). Na obr. 6 je znázorněno rozložení tří základních subprocesů. V systému je používáno šest druhů základních aktivit (spouštěcí aktivita trojúhelník, transformační aktivita elipsa, rozhodovací aktivita kosočtverec, transportní aktivita šipka, distribuční aktivita dvojitá šipka a ukončovací aktivita osově obrácený trojúhelník). - 8 -
Obr. 6: Rozložení subprocesů na aktivity - 9 -
4.3 Definování zdrojů a organizační struktury Předmětem této části je definice jednotlivých zdrojů, které budou provádět konkrétní aktivity a přiřazení zdrojů organizačním útvarům podniku. V tomto příkladě jsou použity dva typy aktivních zdrojů vedoucí a fakturantka (likvidátorka faktur), pasivní zdroj typu košík v podatelně. Ukázka menu pro vkládání údajů o zdrojích (pro zdroj Vedoucí ) je na obr. 7. Obr. 7: Menu pro definici zdrojů Pro definici organizační struktury podniku bylo použito schéma dle obr. 8. Obr. 8: Definice organizační struktury - 10 -
4.4 Modifikace detailů jednotlivých aktivit V této části se jednotlivým aktivitám přiřazují konkrétní zdroje a definují se jejich vstupy a výstupy (produkty aktivit) a jejich proudění. Menu pro zadávání parametrů aktivit je na obr. 9. Obr. 9: Menu pro zadávání parametrů jednotlivých aktivit 4.5 Analýza a simulace K dispozici je řada statických sestav, které dají podrobnou představu o metrikách namodelovaného procesu. Lze provádět např. analýzu kritické cesty procesem a senzitivní analýzy. Následně lze spustit dynamickou simulaci namodelovaného děje. Před jejím spuštěním je potřeba zadat simulační období. Výsledkem simulace jsou potom simulační sestavy, které dávají přehled např. o vytíženosti jednotlivých zdrojů a cest procesem. Na obr. 10 je uveden příklad výsledku simulace pro dva zdroje v procesu likvidace faktur likvidátora faktur a vedoucího. - 11 -
Obr. 10: Vytížení zdrojů po simulaci 5 Použitá literatura VOŘÍŠEK, J. Strategické řízení informačního systému. Praha : Management Press, 1997. 328 s. ISBN 80-85943-40-9. TVRDÍKOVÁ, M. Zavádění a inovace informačních systémů ve firmách. Praha : Grada Publishing, 2000. 116 s. ISBN 80-7169-703-6. PAVLAS, R. Podnikové informační systémy a jejich využití pro řízení výrobních procesů. Dizertační práce. Ostrava : VŠB-TU, FS, 1998. 110 s. Kolektiv autorů. Seznámení s FirstSTEP Designer 4. Praha : LBMS, 2000. 96 s. BOUCNÍK, P. FirstSTEP Designer v českém jazyce. Časopis IT systém č. 7 8/2000, s. 22 23. MINAŘÍK, I. FirstSTEP Designer 4.0 CZ. Softwarové noviny č. 7/2000, s. 62 63. GAJDOŠ, M. a KMEŤ, P. Nejde to třeba jednodušeji? Časopis Connect, červenec 2000, s 4. - 12 -