COMPROBACION DE LA FACTIBILIDAD DE EJECUCION DE UN PROCEDIMIENTO ORGANIZATIVO MEDIANTE REDES DE WORKFLOW.

Michalus, Juan Carlos ; Saez Mosquera, Inty ; Hernandez Perez, Gilberto 等

CHECKING THE FEASIBILITY OF IMPLEMENTING AN ORGANIZATIONAL PROCESS THROUGH WORKFLOW NETS

INTRODUCCION

Cuando se procede al diseno de nuevos procesos, o ante la necesidad de introducir modificaciones a los procesos existentes (sean de produccion o de gestion), resulta util poder realizar una un examen o valoracion antes que se concrete su aplicacion (evaluacion ex-ante), con la finalidad de verificar si los recursos proyectados permiten su efectiva puesta en marcha y ejecucion (Espinoza, y Peroni, 2000).

En este trabajo, se emplean Redes de Workflow derivadas de las Redes de Petri clasicas (RdP) para modelar y evaluar ex--ante un procedimiento organizativo destinado a crear redes de cooperacion de PyMEs en la provincia de Misiones, Argentina.

Para ello, y en primer lugar, se expone de manera sucinta las redes de Workflow derivadas de las RdP y su aplicacion al caso de un procedimiento de gestion, disenado para generar redes de cooperacion flexible de PyMEs. A continuacion se describe el modelamiento del procedimiento metodologico disenado, para avanzar luego en la simulacion, analisis, discusion de los resultados obtenidos, y finalmente, realizar la presentacion de las conclusiones correspondientes.

DESARROLLO

Materiales y metodos

A partir de un procedimiento metodologico disponible como resultado de una investigacion anterior (Michalus, 2011), que propone un mecanismo de creacion de redes de cooperacion flexible de PyMEs orientadas al Desarrollo Local Sustentable (DLS) de los municipios/regiones de menor desarrollo socio-economico de la provincia de Misiones, Argentina, se transfirieron sus etapas y pasos a un modelo formal procesable por computador mediante la utilizacion del software Workflow Petri net Designer (WoPeD) version 2.5.0.

Cada etapa del procedimiento general se modelo siguiendo la estrategia de validacion XP: extreme Programming) (Rodriguez y Bonilla, 2005), adaptado creativamente al caso, donde cada etapa es modelada y simulada por separado, con la finalidad de comprobar si es posible alcanzar el ultimo paso que la compone lo que, a su vez, verifica las condiciones de activacion de la etapa siguiente.

Se ejecutaron las redes de Workflow confeccionadas y se verifico ex--ante las condiciones de ejecucion del procedimiento disenado, mediante analisis desde el punto de vista estructural y funcional.

Aproximacion a la modelacion de procesos mediante Redes de Workflow derivadas de las Redes de Petri clasicas

Las RdP constituyen un caso particular de grafo dirigido, ponderado y bipartito, compuesto por dos tipos de nodos: a) nodos tipo lugar (places) que representan condiciones y recursos; b) nodos tipo transicion (transitions), que representan eventos, procesos o tareas que pueden ocurrir en dependencia de las condiciones. Los nodos mencionados estan conectados a traves de arcos orientados (Guasch et al., 2003).

En general, una RdP puede definirse matematicamente como la quintupla (Magana Orue, 2005) expuesta en la expresion (1).

RdP = (p, t, a, W, [M.sub.0]) (1)

Donde:

p = ([p.sub.1], [p.sub.2], [p.sub.3], ...., [p.sub.m]) conjunto de nodos tipo lugar (places)

t = ([t.sub.1], [t.sub.2], [t.sub.3], ...., [t.sub.n]) conjunto de nodos tipo transicion (transitions)

a = ([a.sub.1], [a.sub.2], [a.sub.3], ...., [a.sub.n]) conjunto de arcos de la RdP

W = [a.sub.i]: (1, 2, 3, ...) peso asociado a cada arco

[M.sub.0] = [p.sub.i]: (1, 2, 3, ...) numero de marcas iniciales (tokens) en cada nodo tipo lugar

Una RdP puede ser estudiada formalmente a traves de su estructura matematica, y graficamente a traves de su representacion en forma de grafo dirigido, en el cual es posible formalizar clientes, peticiones y recursos como marcas (tokens) situados en los nodos tipo lugar.

En la Figura 1 se representa una RdP, donde se puede apreciar como los nodos tipo lugar y tipo transicion estan unidos por arcos orientados, los que, en este caso, tienen un peso asociado W = 1 (el peso unitario no se indica expresamente en la RdP por convencion).

El estado de una RdP depende del marcado (es decir, de la ubicacion de las marcas o tokens). Una transicion esta habilitada para dispararse o ejecutarse cuando todos los nodos tipo lugar que la preceden poseen al menos una marca o token. Cuando una transicion se dispara, se quita una marca de cada nodo o lugar de entrada, y se coloca un token en cada uno de los nodos de salida. En la Figura 1 el token ubicado en [p.sub.1] habilita para su ejecucion al evento, proceso o tarea representada por la transicion ti. Al ejecutarse [t.sub.1], el token ubicado en el nodo p! pasa a ubicarse en el nodo [p.sub.2], como muestra la Figura No. 2.

Ahora todos los nodos que preceden a [t.sub.2] ([p.sub.2] y [p.sub.3]) tienen al menos una marca cada uno, lo que habilita a ejecutar el evento, proceso o tarea [t.sub.2].

Una descripcion y analisis detallado de las RdP puede encontrase en Guasch et al. (2003), Cohen (2001), Garrido (2005), Granada (2010), entre otros autores.

Para modelar procesos de flujo de trabajo (Workflow) se utiliza una modificacion de las RdP, con un peso W=1 asociado a cada arco debido a que se considera que todas las actividades tienen igual importancia, y que lo sustancial es preservar el orden de ejecucion; un unico estado inicial (identificado por un token al inicio); un unico estado final (correspondiente al ultimo paso de la etapa final a ejecutar), y todos los componentes (nodos tipo lugar y nodos tipo transicion) deben estar fuertemente conectados (configurando componentes fuertemente conexas) (Solana Gonzalez et al., 2006). Graficamente se utilizan, ademas, operadores necesarios para representar correctamente las condiciones de los procesos, mediante la utilizacion de los bloques de control siguientes:

* AND-split (un nodo tipo lugar llega a una transicion, de la que salen varios)

* AND-join (varios nodos tipo lugar llegan a una transicion y sale uno solo)

* XOR-split (dos o mas transiciones que salen a partir de un nodo tipo lugar)

* XOR-join (un solo nodo tipo lugar que une las salidas de dos o mas transiciones)

Diferentes combinaciones especificas de estos tipos de nodo para situaciones particulares de procesos, han dado lugar a los denominados patrones de Workflow (Russell, 2007) y sus combinaciones, usados para modelar rutinas secuenciales, condicionales, paralelas e iterativas (Castellanos, 2006).

Modelado y analisis de un procedimiento organizativo mediante Redes de Workflow derivadas de las RdP

En el marco de una investigacion llevada a cabo en la Facultad de Ingenieria de la Universidad Nacional de Misiones (UNaM), Misiones, Argentina en cooperacion con la Universidad Central Marta Abreu de Las Villas (UCLV), Santa Clara, Cuba, se desarrollo un modelo con sus procedimientos asociados para generar redes de cooperacion flexible de PyMEs orientado al desarrollo local sostenible (DLS), adaptado a las empresas locales, como una via alternativa que puede contribuir al desarrollo de los municipios y micro-regiones, y a la mejora en las condiciones de operacion de las empresas de la provincia de Misiones, Argentina, en un marco de pertinencia y sustentabilidad economica, social y medioambiental (Michalus, 2011). El procedimiento mencionado esta constituido por las fases y etapas que se muestran en el Tabla No. 1.

Las fases y etapas componentes del procedimiento organizativo que se presentaron en la Tabla No.1 no seran descritas en detalle en este trabajo. Se procedera al modelado y simulacion de las mismas mediante Redes de Workflow derivadas de las Redes de Petri, con la finalidad de examinar la capacidad del procedimiento de completarse en un tiempo finito, y con recursos finitos explotando la generalidad de cada una de las etapas y desde una perspectiva sistemica (mas alla de los detalles, interesa comprobar si cada una de las etapas puede ser completada).

Un procedimiento, conceptualizado como una secuencia de pasos logicos que requieren una serie de recursos para su ejecucion con un inicio y un final determinados, puede modelarse como una red de flujo de trabajo (Workflow Net) (Solana Gonzalez, 2006; Gonzalez del Angel, 2007; Amador Hernandez y Sanchez Leon, 2009; Lozada y Velasco, 2010). En este caso particular, se ha extendido esta conceptualizacion al caso de las fases y etapas del procedimiento general propuesto, las que se transfirieron a una representacion formal procesable por computador, mediante el uso de tecnicas de analisis, modelado y definicion de sistemas que comprenden la descomposicion en un conjunto discreto de actividades que tienen asociadas acciones humanas o automatizadas, unidas a reglas que determinan su evolucion a traves de las distintas actividades, con la finalidad de comprobar ex-ante su comportamiento al ejecutarse, y verificar que no existe imposibilidad de hacerlo debido al incumplimiento de condiciones previas, o ausencia de algun recurso necesario para ello. Para llevar a cabo este analisis se siguieron los pasos que se indican a continuacion:

* Construir un modelo de las fases correspondientes al procedimiento general disenado (con sus procedimientos especificos). Para ello se utilizo el software WoPeD v 2.5.0. Se identificaron las condiciones y recursos necesarios para ejecutar cada paso y las condiciones posteriores a su disparo o ejecucion (representadas por nodos tipo lugar). Los eventos, procesos o tareas se representaron por nodos tipo transicion; los nodos tipo lugar y transicion se unieron mediante arcos orientados, de tal manera que representen la secuencia logica definida en el procedimiento especifico considerado. Cada etapa del procedimiento general se modelo por separado, decision que obedece a una estrategia de validacion, siguiendo el paradigma de programacion extrema (XP: eXtreme Programming (Rodriguez y Bonilla, 2005), donde cada etapa es modelada y simulada, incluso, en condiciones extremas, y siempre que se alcancen las precondiciones de activacion para la etapa siguiente, se habra comprobado la capacidad del procedimiento general de ejecutarse total y parcialmente, ademas de comprobar exante la flexibilidad, robustez y parsimonia de los procedimientos especificos.

* Definir la condicion inicial del proceso, a traves del marcado inicial M0.

* Ejecutar las redes de flujo de trabajo y verificar si el marcado final Mf (definido por la ejecucion del ultimo paso del procedimiento general propuesto como estado final) es alcanzable desde el marcado inicial M0, en cada etapa, asi como entre las etapas. El marcado final en cada etapa dentro de la secuencia del procedimiento general, garantiza haber alcanzado las pre-condiciones de la etapa siguiente. El marcado final de la ultima etapa representa la culminacion de la ejecucion del procedimiento general.

Para mostrar como se construyeron las redes de Workflow, en la Figura 3 se presenta una vista parcial del modelo elaborado, correspondiente a la conformacion de sub- redes (ultima etapa de la Fase 2: Configuracion de sub-redes, que aparece en la Tabla No. 1), donde se aprecia que una vez designado el gestor -Designar Gestor (UG)-, este se reune con un subgrupo de PyMEs seleccionadas -Reuniones c/Gestor (Sub-grupo)- y luego del proceso de negociacion (en el que pueden presentarse desacuerdos conducentes a nuevas negociaciones) las empresas acuerdan trabajar juntas y convienen los aspectos legales -Acordar aspectos legales-, los que son plasmados en un contrato: Contrato acordado.

Las redes de Workflow correspondientes a cada una de las fases y etapas que figuran en la Tabla 1 se confeccionaron de manera similar a la descrita, y se presentan a continuacion (ver Figuras 4, 5 y 6).

A continuacion, se verifico que el modelo elaborado se ajustaba exactamente a los pasos del procedimiento metodologico desarrollado, luego se ejecuto la simulacion y se comprobo que es posible alcanzar el marcado final Mf a partir de M0, mediante la secuencia adecuada de disparos de los nodos tipo transicion, asi como las propiedades de las redes de flujo de trabajo construidas (ver Tabla No. 2).

Desde el punto de vista estructural, en la Tabla No. 2 se presentan las principales metricas de cada una de las redes parciales confeccionadas (cantidad de nodos tipo lugar y tipo transicion, cantidad de operadores y cantidad de arcos), asi como la inexistencia de operadores de uso erroneo, ni violaciones de libre eleccion. Esta ultima comprobacion garantiza que la propia dinamica de ejecucion no agrega o impone condiciones o restricciones adicionales, lo cual valida la consistencia logica del procedimiento general, asi como sus procedimientos especificos.

Desde el punto de vista funcional, el analisis de robustez presenta sus caracteristicas basicas (lugares inicial y final unicos, y total de componentes fuertemente conectados) y permite comprobar que las redes construidas son limitadas (inexistencia de nodos tipo lugar no acotados -boundness-), esto confirma que las condiciones y recursos estan acotados dentro del modelo obtenido (como lo son en la practica), asi como la ausencia de transiciones muertas (dead-lock) y no vivas (non-live transitions), lo cual garantiza la inexistencia de bloqueos en su ejecucion y permite verificar la propiedad de vivacidad de estas redes, por lo que es posible ejecutar los eventos, actividades y/o procesos derivados del procedimiento general propuesto con los recursos programados, validando ademas la no existencia de condiciones de competencia de recursos limitados.

No se detectaron condiciones que invaliden su ejecucion (interrupciones y/o bloqueos), teniendo en cuenta la secuencia definida por las fases y etapas del procedimiento propuesto, consumiendo los recursos disponibles asignados. En la practica, esto significa que ningun paso invalida a otro y el procedimiento no se va a parar por falta de recursos, garantizando su ejecucion.

CONCLUSION

Se ha podido modelar de manera adecuada todas las fases, etapas y actividades componentes de un procedimiento metodologico, antes de proceder a su aplicacion, mediante la utilizacion de redes de Workflow derivadas de las RdP.

Se aporto evidencia empirica a favor de la aplicacion del formalismo de redes Workflow a procedimientos organizativos, donde es dificil de comprobar o calificar ex-ante la capacidad de ejecucion en el tiempo de las diversas etapas (sobre todo por los posibles bucles que se presentan).

La estrategia utilizada siguiendo el paradigma de programacion extrema para comprobar que cada una de las fases y etapas puede ser completada, resulto ser adecuada y pertinente a los fines perseguidos al argumentar a favor de su consistencia logica, de la suficiencia informativa y demostrar, a su vez, la capacidad de ejecucion del procedimiento organizativo en su conjunto.

Las Redes de Workflow derivadas de las RdP se revelaron como una herramienta robusta para el modelado y simulacion de procedimientos metodologicos, que permite comprobar exante la factibilidad desde el punto de vista estructural como funcional y verificar asi el diseno con la finalidad de evitar que sea inadecuado y/o incompleto, en cuanto a la prevision de los recursos necesarios para su ejecucion practica.

REFERENCIAS

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RESUMEN BIOGRAFICO

Juan Carlos Michalus

Profesor Titular Facultad de Ingenieria de la Universidad Nacional de Misiones, Obera, Misiones, Argentina. Doctor en Ciencias Tecnicas (Especialidad: Ingenieria Industrial), Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Santa Clara, Villa Clara, Cuba.

Inty Saez Mosquera

Profesor Titular Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas, Santa Clara, Villa Clara, Cuba. Doctor en Ciencias Tecnicas (Especialidad: Ingenieria Industrial), Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Santa Clara, Villa Clara, Cuba.

Gilberto Hernandez Perez

Profesor Titular Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas, Santa Clara, Villa Clara, Cuba. Doctor en Ciencias Tecnicas, Universidad "Otto von Guericke", Magdeburg, Alemania, homologado por el Ministerio de Educacion Superior de la Republica de Cuba.

William Ariel Sarache Castro

Profesor Asociado del Departamento de Ingenieria Industrial, Universidad Nacional de Colombia. Doctor en Ciencias Tecnicas (Especialidad: Ingenieria Industrial), Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Santa Clara, Villa Clara, Cuba.

Michalus, Juan Carlos

Facultad de Ingenieria Universidad Nacional de Misione Misiones,

Argentina

michalus@fio.unam.edu.ar

Hernandez Perez, Gilberto

Universidad Central Marta Abreu de Las Villas.

Villa Clara, Cuba

ghdez@uclv.edu.cu

Saez Mosquera, Inty

Universidad Central Marta Abreu de Las Villas

Villa Clara, Cuba

intysaez@gmail.com

Sarache Castro, William Ariel

Universidad Nacional de Colombia Colombia

wasarachec@unal.edu.co

Fecha de Recepcion: 18/03/2014--Fecha de Aprobacion: 02/05/2014

Leyenda: Figura No. 1: Representacion grafica de una Red de Petri sencilla

Leyenda: Figura No. 2: Representacion de la Red de Petri de la Figura No. 1 luego de la ejecucion de [t.sub.1]

Leyenda: Figura No. 3: Vista parcial de la Red de Workflow correspondiente a la Etapa 2.3: conformacion de sub-redes

Leyenda: Figura No. 4: Red de Workflow correspondiente a la Fase 1 : Conformacion de la UG de red, y Fase 2: Configuracion de sub-redes, correspondientes al Procedimiento Metodologico propuesto

Leyenda: Figura No. 5: Red de Workflow correspondiente a Fase 3: Cooperacion, correspondiente al Procedimiento Metodologico propuesto

Leyenda: Figura No. 6: Red de Workflow correspondiente a Fase 4: Desprendimiento, correspondiente al Procedimiento Metodologico propuesto Tabla No. 1: Fases y etapas del procedimiento metodologico propuesto 1. Conformacion * Creacion de la Unidad de Gestion: de la Unidad de proceso de seleccion de actores locales Gestion de Red para conformar el organo que coordinara el programa de cooperacion * Concertacion de sectores prioritarios para las redes de cooperacion: seleccion de sectores de produccion y/o servicios en los que se impulsara la creacion de redes de cooperacion 2. Configuracion * Promocion e inscripcion de empresas: de Sub-Redes realizacion de campanas de promocion e inscripcion de las empresas interesadas en conformar redes de cooperacion * Diagnostico y seleccion de empresas participantes: evaluacion de las PyMEs inscriptas, seleccion de aquellas que estan en condiciones de de participar del programa de cooperacion * Conformacion de sub-redes: proceso mediante el cual se conforman grupos de PyMEs que se complementan y pueden trabajar en cooperacion 3. Cooperacion * Concrecion de actividad inicial en cooperacion: seleccion de una actividad concreta, de corto plazo, para iniciar la cooperacion entre PyMEs y reforzar la confianza entre las mismas * Fortalecimiento de la cooperacion: planificacion y concrecion de actividades de cooperacion mas complejas y de mayor duracion 4. Desprendimiento * Identificacion de sub-redes maduras: proceso de evaluacion y seleccion de sub-redes de PyMEs que se encuentran consolidadas en el trabajo en cooperacion * Desprendimiento de sub-redes para funcionamiento independiente: proceso de separacion de sub-redes de PyMEs, para que continuen operando fuera del programa de cooperacion Fuente: Elaboracion Propia a partir de Michalus (2011) Tabla No. 2: Propiedades de las redes de flujo de trabajo correspondientes a las fases del procedimiento metodologico propuesto Tipo de Elementos Fases Fase 3 Fase 4 analisis analizados 1 y 2 Analisis Nodos tipo lugar 31 37 22 estructural Nodos tipo transicion 30 36 25 Operadores 09 16 09 Arcos 68 88 52 Operadores usados 0 0 0 erroneamente Violaciones de libre 0 0 0 eleccion Robustez Lugar inicial 01 01 01 (soundness) Lugar final 01 01 01 Componentes conectados 51 56 37 Componentes fuertemente 51 56 37 conectados Lugares no acotados 0 0 0 (boundness) Transiciones muertas 0 0 0 (dead-lock) Transiciones no vivas 0 0 0 (non-live transitions) Fuente: Elaboracion Propia a partir de la aplicacion del software WoPeD v. 2.5.0