Определение Real-Time Enterprise (RTE 2.0)

Не так давно, в 2009 году, в статье Хассо Платтнера [8] была впервые представлена технология обработки данных в оперативной памяти сервера — In-Memory Database Management (IMDM). За прошедшие 5 лет эта технология, реализованная в виде СУБД SAP HANA, стала полноценной «прорывной» инновацией, существенно влияющей на информационные системы предприятий [3].

В частности, ОАО «Сургутнефтегаз» использует IMDM уже 3 года, внедрив у себя платформу SAP HANA и обоснованно подтвердив все теоретические и макетные предположения по поводу ее эффективности [7]. Например, первое же реализованное в 2011 году продуктивное решение на базе SAP HANA позволило получать отчеты о наличии и движении материальных ресурсов в 675 раз быстрее (16 секунд вместо 3 часов), при этом объемы хранимой информации снизились вчетверо. Впервые предприятие получило возможность иметь единый оперативный и исторический отчет, не устанавливая при этом никаких ограничений на глубину и объем аналитической выборки (по складам, номенклатуре, датам и т. п.).

Свойства новой СУБД сильно упрощают архитектуру информационных систем. В частности, больше нет необходимости разделять транзакционную и аналитическую БД, стало возможным исключить многие системы, например, хранилища данных, системы загрузки и трансформации данных (ETL), системы обработки цепочки сервисов и др. Однако основное значение перемен заключается не только в снижении затрат и упрощении инфраструктуры, но и в появлении новых полезных возможностей — что гораздо существенней. Например, в аналитических приложениях стало возможным оперировать свежими данными непосредственно из транзакционной БД, строить аналитические запросы тысячекратно более сложные, чем раньше, — и даже реализовать «несбыточную мечту» руководителя — производить «закрытие» предприятия (иметь актуальный баланс) хоть после каждой транзакции.

Таким образом, мы приближаемся к управлению предприятием в режиме реального времени — когда информационная система помогает руководителям принимать управленческие решения на основе «мгновенного среза» деятельности, по самой актуальной «горячей» информации. Причем не только на оперативном, но и на стратегическом уровне.

Можно определить такую информационную систему как Real-Time Enterprise 2.0, изложив определение Gartner 2002 года в следующей редакции: “An enterprise that competes by using up-to-date information to progressively completely remove delays to the management and execution of its critical business processes”. Сокращенно — RTE 2.0. То есть «предприятие реального времени версии 2.0» — это то, которое конкурирует на рынке за счет использования самой актуальной информации, тем самым полностью устраняя задержки в управлении предприятием и в исполнении всех его бизнес-процессов. Технология IMDM уже сейчас вплотную подошла к реализации парадигмы RTE 2.0. Но кроме технологии IMDM и концепции RTE 2.0, требуется пошаговая стратегия реализации этого подхода на конкретном предприятии, в рамках развития (модернизации, эволюции) его информационных систем. Для этого нами был опробован метод Управляемой эволюции систем — System’s Directed Evolution [6,11].

Целеполагание

Фокусные группы целеполагания

Для целостного представления корпоративной информационной системы (далее — Системы) и ее окружения предлагается графическая метафора (см. рисунок 1) четырех сегментов и двух слоев (верхнего и нижнего), которая отражает общее видение взаимодействующих целей разных фокусных групп, влияющих на развитие рассматриваемой Системы.

Верхний слой состоит из целей надсистемного окружения корпоративной Системы — сообществ, объединений. Они отражают совокупные потребности, намерения и тенденции в общественных, информационных, технологических системах, влияющих на развитие Системы. Выделены две категории: потребители услуг Системы (социум, участники рынка, слева вверху) и поставщики услуг Системы (ИТ, справа вверху). Нижний слой — это индивидуальные цели. Они отражают личностно-ориентированные точки зрения и потребности людей, так или иначе вовлеченных в развитие Системы (владельцы бизнеса, руководители, функциональные менеджеры, специалисты и др.). Рассматриваются две категории — пользователи (потребители услуг Системы, слева внизу) и ИТ-специалисты (поставщики услуг Системы, справа внизу). В центре находятся цели корпоративной Системы, учитывающие влияние всех четырех сегментов.

Фокусные группы целеполагания, влияющие на развитие корпоративной Системы

Рис.1. Целеполагание

Иерархия целей

Иерархия целей представлена в форме диаграммы Ишикавы, на которой отражена главная бизнес-цель предприятия и ее составляющие:

• Цели Бизнес-Системы
• Цели Информационной Системы
• Цели Пользователей
• Цели ИТ-специалистов.

Цели бизнеса и Информационной Системы группируются на уровне Корпоративных целей (указаны вверху диаграммы), а цели пользователей и ИТ-специалистов сгруппированы в Персональные цели (внизу диаграммы).

Таким образом, мы получаем иерархию целей, наиболее полно отражающую интересы как самого предприятия, так и его руководителей, сотрудников, специалистов, заинтересованных в адекватном продуктивном взаимодействии с Системой.

Ограниченные рамки статьи не позволяют привести здесь детализацию всех целей — полная иерархия достаточно обширна и к тому же привязана к условиям конкретного предприятия. Скажем лишь, что при разработке целеполагания стоит учитывать также тенденции в надсистемном окружении — например, такие как технологические тренды, перечисленные ниже.

1. Тенденции, значительно изменяющие бизнес и рынок:

• дальнейшее развитие IMDM и внедрение, кроме СУБД, также в middleware, BI, predictive analytics, ERP, CRM, SCM — вплоть до RTE;
• взрывное распространение мобильных устройств и мобильных приложений;
• введение HTML5;
• персонализация облачных вычислений;
• корпоративные витрины и магазины приложений;
• «Интернет вещей»;
• «Интернет всего»;
• гибридные ИТ и облачные вычисления;
• стратегические «большие данные»;
• аналитика «на лету» в реальном времени;
• интегрированные «ИТ-экосистемы»;
• инфороботизация: выполнение рутинных бизнес-операций инфороботами.

2. Тенденции, значительно изменяющие пользовательское поведение:

• планшетные устройства (tablets);
• новые приложения и интерфейсы для мобильных устройств;
• BYOD («принеси свой девайс»);
• интерфейсы, изменяемые в зависимости от контекста;
• «Интернет вещей» и «Интернет всего»;
• витрины, магазины и «базары» приложений;
• развитие социальных медиа и их интерфейсов;
• индивидуальный интернет-бизнес, «отвязка» от офиса и работодателя, автоматический пассивный доход 7х24;
• персональные интернет-киберпомощники.

Рис.2. Диаграмма целеполагания

Понятие идеальности и законы развития систем

Понятие идеальности

Понятие идеальности, сформулированное Г. С. Альтшуллером [1] в виде Закона повышения степени идеальности систем, выглядит следующим образом:

Все системы развиваются в направлении повышения своей «идеальности». При этом «идеальность» — это отношение суммы полезных факторов системы к сумме негативных факторов (в частности, рисков и затрат).

Формула 1. Идеальность систем

Полезные факторы — это такие понятия, как функциональность, производительность, эргономичность и т. п.

Факторами риска могут быть сбои, недостатки, проблемы, аварии и прочие негативные явления в системе.

Факторы затрат в нашем случае — это совокупная стоимость владения системой, Total Cost of Ownership, TCO.

Закон развертывания-свертывания систем

Закон развертывания-свертывания систем, сформулированный в ТРИЗ, гласит:

Все системы развиваются от функционального центра к периферии, проходя фазы развертывания и свертывания.

Развертывание — это увеличение числителя (суммы полезных факторов) с одновременным увеличением знаменателя (суммы негативных факторов — рисков и затрат).

Формула 2. Развертывание в системах

Свертывание — это увеличение или сохранение числителя с одновременным уменьшением знаменателя.

Формула 3. Свертывание в системах

Основная идея свертывания — устранить из системы часть ее элементов (вместе с их вредными функциями и другими известными и неизвестными недостатками), а полезные функции распределить среди оставшихся элементов системы или передать в надсистему. В нашем случае, рассматривая технологию in-memory, можно сказать, что предшествующая ей традиционная технология СУБД «свернулась», и при этом произошло:

• увеличение полезных факторов: на два порядка возросло быстродействие; улучшилась энергоэффективность;
• уменьшение негативных факторов: исчезли «лишние» подсистемы, обеспечивающие функции дисковой памяти, чтения-записи на диск, ввода-вывода.

Свертывание произошло за счет использования обработки в оперативной памяти, поколоночных структур данных и параллелизма для поддержки многоядерных архитектур. In-memory обеспечивает нужное для параллелизма расположение данных близко к ядрам в локальной памяти, колоночные структуры данных эффективны при вводе-выводе и являются необходимым условием для сжатия: их можно сжимать гораздо более эффективно, чем строчные данные.

Пример свертывания в in-memory — это реализация только одной из линий развития, одного из направлений повышения идеальности ИС.

Идеальная система

Следствием из закона повышения идеальности является понятие идеальной системы:

Идеальная техническая система — это система, вес, объем и площадь которой стремятся к нулю, хотя ее способность выполнять работу при этом не уменьшается. Иначе говоря, идеальная система — это когда системы нет, а функция ее сохраняется и выполняется. [1]

То есть это система, которая «умеет всё», делает это мгновенно, не стоит ни копейки и сделана «из ничего».

Имея в виду иерархию целей, намеченных нами для реализации на предприятии Системы со свойствами RTE 2.0, надо сказать, что эти цели обеспечиваются за счет:

• Главного Продукта Системы; это — информация (т. е. польза, ценность для потребителя Продукта);
• Средств Производства Продукта: это — средства ПО и ВТ (т. е. затраты на получение пользы).

При этом:

• информация — полезный продукт, результат работы системы; полезными являются все функции системы, направленные на получение результата;
• средства ПО и ВТ — затратный аспект, необходимый для получения полезного результата; все функции системы, направленные на этот аспект, являются обеспечивающими (неполезными, затратными).

Поэтому на самом верхнем уровне обобщения мы рассматриваем эти две основных составляющих — полезную и неполезную:

• информацию, виртуальную составляющую — полезный аспект;
• средства обработки информации, материальную составляющую, ПО и ВТ — затратный (неполезный) аспект.

Несколько парадоксально, да? Тот предмет, которым мы привыкли профессионально заниматься, — средства ПО и ВТ, собственно компьютерные платформы и системы — оказываются неполезным аспектом! Чуть дальше мы увидим, в чем сила и результативность этого подхода.

Итак, задавая вектор «к идеалу» для Системы RTE 2.0, надо стремиться:

1. Развить полезную виртуальную составляющую (система умеет всё и делает это мгновенно). Система собирает всю полезную информацию и выполняет полную иерархию своих функций «на лету», мгновенно предоставляя пользователю нужные ему результаты.

2. Уменьшить затратную материальную составляющую (система не стоит ни копейки и сделана «из ничего»). ПО и ВТ максимально «свернуты», подсистемы интегрированы (например, тридцать баз данных свернуты в одну, ОС объединена с СУБД и т. п.).

Прогноз развития ИС RTE 2.0 по линии свертывания

Прогноз развития опирается на формулировку идеальной системы (см. раздел «Идеальная система») и линии развития систем — в частности, линию свертывания систем. Теоретически, «самая идеальная» система имеет бесконечное количество полезных функций в числителе и полное отсутствие вредных факторов в знаменателе. То есть, как упоминалось выше, это система, которая «умеет всё», делает это мгновенно, не стоит ни копейки и сделана «из ничего». Имея в мысленном фокусе такое представление о будущей системе RTE 2.0, можно спрогнозировать некоторые ее будущие свойства. «Идеальный образ» ИС RTE 2.0 строился с учетом выполненного авторами экспресс-прогноза по одной из линий Directed Evolution — линии свертывания. Ниже излагаются гипотезы, полученные в ходе прогнозирования по разным системным аспектам: приложения и архитектура, аналитика, обработка событий, принятие решений, ИТ-инфраструктура, новые общие свойства системы.

Прогноз изменений в ИТ-архитектуре

Свертывание приложений

Сегодняшние обособленные жестко-функциональные приложения свернутся в интегрированный самоорганизующийся конгломерат собираемых «на лету» информационных сервисов, отражающих реальные бизнес-процессы производства и управления. Такой тип самоорганизующегося по запросу, «мгновенного» ИТ-сервиса можно назвать по аналогии с флешмобом (flashmob)1 — флэш-сервисом (flash-service 2).

Примечание. «Флешмоб» — это заранее спланированная массовая акция, в ходе которой большая группа людей появляется в общественном месте, выполняет заранее оговоренные действия (сценарий) и затем расходится. Например, когда, договорившись между собой по Интернету, на площади собирается группа людей, чтобы одновременно взяться за руки и спеть песню в толпе прохожих, а после выполнения действия разомкнуть руки и разойтись как ни в чем не бывало.

Примечание. Термин впервые предложен авторами настоящей статьи.

Доступ пользователей к корпоративным флэш-сервисам обеспечивается как с рабочих станций, так и с персональных мобильных устройств через корпоративное облако. Таким образом, основные вычисления, хранение информации, бизнес-аналитика будут вестись в свернутом ПО флэш-сервисов: IMDM + облачные сервисы + мобильные приложения. Флэш-сервис, возможно, станет следующим этапом развития программного обеспечения после SOA.

Свертывание компонентов архитектуры

Сворачиваются некоторые функциональные компоненты архитектуры — то есть происходит перенос функций с одних компонентов на другие (некоторые компоненты становятся ненужными, некоторые объединяют свои функции с другими компонентами, система в результате упрощается). Например, операционная система и СУБД могут быть свернуты в единый компонент. Сегодняшние ОС разработаны для решения очень широкого круга задач — не только задач СУБД, и если создать специализированный комплекс ОС + СУБД (ограничить ОС только обслуживанием задач СУБД in-memory), то сложность такого решения снизится на порядок.

К тому же в процессе свертывания происходит многократное использование одних и тех же функциональных элементов — ИС повышает эффективность функционирования, ликвидируется дублирование функций, происходит унификация типовых операционных процессов.

Свертывание вычислительных ресурсов

Вычислительные ресурсы тоже сворачиваются. Резко снижается потребность в дисковых ресурсах (за счет размещения данных в оперативной памяти и их сжатия) исключаются дорогостоящие высокопроизводительные и высоконадежные дисковые массивы, остается флэш-память для энергонезависимой копии и простые дисковые массивы для исторических данных. За счет снижения удельной вычислительной мощности на аналитический запрос уменьшаются требования к производительности серверов баз данных. Так как вычисления производятся непосредственно на сервере СУБД, требуется существенно меньшая производительность серверов приложений. Количество требуемых систем/серверов также уменьшается, так как исключаются элементы ИТ-архитектуры — хранилища данных, системы загрузки, трансформации и очистки данных и др. Соответственно снижаются требования к сетевой инфраструктуре, объем потребляемой электроэнергии, мощность систем кондиционирования. С уменьшением количества серверов исчезает необходимость виртуализации вычислительных ресурсов, которая сегодня «съедает» 5–20% производительности оборудования. В идеале инфраструктура корпоративной информационной системы сворачивается до двух серверов, в реальности потребуется чуть больше, до 4–6 серверов, взамен существующих десятков серверов и нескольких дисковых массивов класса hi-end.

Изменения в бизнес-аналитике

Бизнес-аналитический уровень сворачивается в единую с транзакционным уровнем платформу in-memory, расчеты и аналитика ведутся «на лету». Кроме ускорения аналитической обработки данных в сотни раз (за секунды вместо часов) и уменьшения объемов хранимой информации в 5–10 раз, для управления предприятием появляются совершенно новые возможности. Становится возможным иметь единый оперативно-исторический отчет о бизнесе, без ограничений по глубине и объему аналитических выборок по номенклатуре продукции, складам, датам, любым другим параметрам — и такие аналитические запросы могут быть тысячекратно более сложными, чем в «эпоху хранилищ данных» и разделения на OLAP/OLTP. «Закрытие периода» на предприятии (получение актуального баланса) может выполняться хоть после каждой транзакции — то есть предприятие может практически в любой момент иметь «мгновенный снимок» своего бизнеса.

Обработка потоков событий

Обработка потоков событий ведется по данным, поступающим прямо с датчиков на технологическом оборудовании (функции АСУТП/SCADA становится ненужными, сворачиваются); управление и анализ ведутся непосредственно на оперативных данных, без необходимости записи в СУБД, с учетом оперативных условий, обеспечивая мгновенную обратную связь.

Системы поддержки принятия решений

СППР интегрируются в каждый критически важный бизнес-процесс. Эти локальные СППР анализируют не только текущую информацию,