基于cims和bpr的企業(yè)建模

0企業(yè)模型創(chuàng)建技術(shù)問題基于企業(yè)相關(guān)知識(shí)（包括之前建立的模型、參考模型和領(lǐng)域模型），模型表面語言被用來建立一個(gè)特定的公司流程（例如過程模型、數(shù)據(jù)模型、資源模型和新問題）。為企業(yè)獲取、客觀、形式、骨架和重復(fù)使用知識(shí)提供了適當(dāng)?shù)臋C(jī)制。自20世紀(jì)90年代以來,人們創(chuàng)立了許多有效的企業(yè)建模方法,并開發(fā)了相應(yīng)的建模軟件工具,但是,這些方法和工具的側(cè)重于支持系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)人員的工作,對其他企業(yè)人員如何有效地應(yīng)用模型進(jìn)行信息共享和交互沒有給予足夠的重視;另一方面,企業(yè)建模具有一定的重復(fù)性,不同項(xiàng)目中建立的模型可能具有很大的相似性,由此提出了對模型可重用性的需求。對于第一個(gè)問題,隨著Web技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在的建模軟件紛紛提供了Web發(fā)布功能,使用該工具生成的模型在互聯(lián)網(wǎng)上以網(wǎng)頁的形式進(jìn)行分發(fā),從而滿足了企業(yè)模型信息可在異地人群中進(jìn)行共享和交互的需求;對于第二個(gè)問題,則涉及到對企業(yè)模型知識(shí)的歸納總結(jié),需要引入相應(yīng)的知識(shí)提煉和分類機(jī)制,建立有效的企業(yè)模型知識(shí)管理系統(tǒng),這是一個(gè)很有意義的課題,但尚未得到很好解決。本文以企業(yè)模型知識(shí)管理方面的開發(fā)工作為背景,嘗試在CIM系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)指導(dǎo)下將實(shí)用的知識(shí)管理技術(shù)與企業(yè)建模工程實(shí)踐進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合,并對比傳統(tǒng)企業(yè)建模過程,提出在我們開發(fā)的企業(yè)模型知識(shí)管理工具支持下的企業(yè)建模實(shí)施框架,從而從實(shí)踐角度給出了針對上述第二個(gè)問題的有效解決方案。1模型資源庫的構(gòu)建企業(yè)建模本身就是對企業(yè)知識(shí)的形式化描述,這一過程時(shí)刻需要系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)人員和企業(yè)用戶的協(xié)同參與,對于該過程的計(jì)算機(jī)化支持就形成了企業(yè)建模的知識(shí)管理。在文獻(xiàn)中,Balasubramanian等人提出了一個(gè)描述企業(yè)知識(shí)管理關(guān)鍵要素的框架,稱為知識(shí)工廠(knowledgemill)。該框架定義了企業(yè)知識(shí)管理應(yīng)用所包含的六個(gè)過程:知識(shí)獲取、轉(zhuǎn)化、分類、維護(hù)、發(fā)現(xiàn)和分發(fā)。這六個(gè)過程的發(fā)生沒有嚴(yán)格的先后順序,從企業(yè)建模的角度講,其中知識(shí)的獲取和轉(zhuǎn)化就是建立企業(yè)模型的過程,而知識(shí)的分類、維護(hù)、發(fā)現(xiàn)和分發(fā)則是模型管理的過程。在工程實(shí)踐中,針對工業(yè)企業(yè)經(jīng)營過程建模與模型管理的需求,我們?yōu)楹娇誄IMS工程項(xiàng)目開發(fā)了基于Web的企業(yè)過程參考模型庫管理系統(tǒng),用于管理項(xiàng)目中建立的各種過程模型,獲得了較好的應(yīng)用效果。但是,該原型系統(tǒng)的功能主要限于管理項(xiàng)目中已建立的過程模型(對應(yīng)知識(shí)的維護(hù)和分發(fā)),對于挖掘模型的重用性和參考性(對應(yīng)知識(shí)的分類和發(fā)現(xiàn)),雖然在理論上進(jìn)行了探討,但未能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)中的實(shí)用功能。為此,在隨后的工作中,對該原型系統(tǒng)的功能進(jìn)行了擴(kuò)展,將項(xiàng)目模型庫和可重用參考模型庫加以區(qū)分,對于參考模型庫按照CIM-OSA的通用性維,劃分為通用、部分通用和專用三層結(jié)構(gòu),并通過為領(lǐng)域?qū)＜姨峁┫鄳?yīng)的群體決策分析功能,建立了從項(xiàng)目模型庫到參考模型庫的知識(shí)提煉機(jī)制?；谏鲜鏊枷霕?gòu)建的企業(yè)模型知識(shí)庫結(jié)構(gòu),如圖1所示。從圖中可以看出,該庫結(jié)構(gòu)由以下三部分構(gòu)成:①項(xiàng)目模型庫,用于存儲(chǔ)企業(yè)工程項(xiàng)目中建立的模型;②參考模型庫,用于存儲(chǔ)可重用的參考模型;③建模方法及工具庫,為企業(yè)建模者提供從參考體系結(jié)構(gòu)、建模方法到建模工具的選用參考。其中參考模型庫是建模知識(shí)管理的重點(diǎn),自底向上分三層:專用參考模型層,存儲(chǔ)從項(xiàng)目模型庫提煉出的企業(yè)參考模型;部分通用參考模型層,存儲(chǔ)行業(yè)參考模型;通用參考模型層,存儲(chǔ)跨行業(yè)的通用參考模型。該模型知識(shí)庫的應(yīng)用過程可以簡單表述如下:系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)人員為了實(shí)施新的企業(yè)工程項(xiàng)目,從建模方法和工具庫中選擇合適的建模方法和工具,從參考模型庫中檢索到合適的參考模型,結(jié)合對企業(yè)實(shí)際情況的調(diào)研,建立特定工程項(xiàng)目的企業(yè)模型,并將其存入項(xiàng)目模型庫中。為項(xiàng)目建立的模型不一定都具有參考性,并且模型的組織不容易做到合理清晰,這就需要對其進(jìn)行分析提煉,使部分有參考價(jià)值的項(xiàng)目模型以合理清晰的組織結(jié)構(gòu)導(dǎo)入?yún)⒖寄Ｐ蛶熘?成為專用參考模型,該模型提煉機(jī)制成為企業(yè)模型知識(shí)管理中的一個(gè)核心問題;另一方面,三層參考模型之間存在著密切的類屬關(guān)系,該關(guān)系網(wǎng)絡(luò)建立的合理性直接影響到建模者對參考模型檢索利用的效率,如何建立不同層次參考模型之間的類屬關(guān)系,并提供高效的模型檢索機(jī)制,則成為企業(yè)模型知識(shí)管理中的又一個(gè)核心問題。解決上述兩個(gè)核心問題是通過深入開發(fā)基于Web的企業(yè)模型知識(shí)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。圖2給出了該系統(tǒng)的一個(gè)全貌,下面結(jié)合實(shí)例重點(diǎn)說明該系統(tǒng)對兩個(gè)核心知識(shí)管理功能的實(shí)現(xiàn)方法。2基于項(xiàng)目實(shí)踐的反思在文獻(xiàn)中,我們給出了對于已建立過程模型的決策支持策略,主要是通過應(yīng)用模糊聚類和層次分析方法,引導(dǎo)領(lǐng)域?qū)＜覍?xiàng)目中已建立的過程模型進(jìn)行分析評(píng)價(jià),從而在模型庫中得到一個(gè)針對特定建模對象的合理的模型組織結(jié)構(gòu)。這一思想正體現(xiàn)了從雜亂的項(xiàng)目模型庫到合理有序的參考模型庫的知識(shí)提煉過程。我們以航空CIMS工程為例,論述該思想在企業(yè)模型知識(shí)庫系統(tǒng)中的具體實(shí)現(xiàn)。2.1項(xiàng)目模型庫的組織結(jié)構(gòu)在項(xiàng)目模型庫中,建立了航空CIMS項(xiàng)目目錄,將該項(xiàng)目中建立的所有模型存入庫中進(jìn)行管理,其重點(diǎn)在于模型信息的收集,由于系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)人員在領(lǐng)域知識(shí)方面相對匱乏和項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間上的限制,項(xiàng)目模型庫中的模型組織只考慮是否收集了足夠的模型信息,而沒有充分考慮模型間的關(guān)系,其相應(yīng)的分類組織結(jié)構(gòu)如圖3所示。2.2項(xiàng)目應(yīng)用的功能模塊支持在建模工作完成后,為了提取項(xiàng)目模型中的可重用信息,需要對項(xiàng)目模型進(jìn)行知識(shí)提煉,以便成為今后項(xiàng)目建模有參考價(jià)值的知識(shí)。這一過程是通過領(lǐng)域?qū)＜业膮⑴c實(shí)現(xiàn)的。具體描述如下:(1)創(chuàng)建針對項(xiàng)目模型知識(shí)提煉的決策支持項(xiàng)目建模分析人員從項(xiàng)目模型庫中抽取有參考價(jià)值的項(xiàng)目模型,在企業(yè)模型知識(shí)庫系統(tǒng)的高級(jí)知識(shí)管理功能模塊支持下,創(chuàng)建相應(yīng)的群體決策支持項(xiàng)目,如圖4所示。該過程由三部分構(gòu)成:決策支持項(xiàng)目定義、模型域定義和參與分析評(píng)價(jià)的專家域定義。其中選擇的項(xiàng)目模型全部導(dǎo)入一個(gè)專用模型池中,作為參考模型庫的候選模型。(2)領(lǐng)域?qū)＜逸斎雽?xiàng)目模型的分析評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)主要包括為進(jìn)行模型的聚類分析而輸入的模糊相似關(guān)系矩陣,為進(jìn)行核心過程的評(píng)判定義的重要性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,以及根據(jù)該評(píng)價(jià)指標(biāo)體系輸入的層次分析兩兩比較矩陣。具體數(shù)據(jù)見文獻(xiàn)。(3)計(jì)算機(jī)運(yùn)算并自動(dòng)生成綜合結(jié)果報(bào)告系統(tǒng)對領(lǐng)域?qū)＜逸斎氲脑挤治鲈u(píng)價(jià)數(shù)據(jù),按照相應(yīng)的模糊聚類算法和層次分析算法進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算,生成最終分析評(píng)價(jià)綜合結(jié)果報(bào)告(其中考慮了領(lǐng)域?qū)＜业膶＜叶葯?quán)重)。由于計(jì)算過程比較繁雜,這里,僅給出最終的分析評(píng)價(jià)結(jié)果,如圖5所示,詳細(xì)計(jì)算過程見文獻(xiàn)。在模糊聚類分析中,我們一般選用閾值0.5作為分類參數(shù),圖6是按照該分類參數(shù)得到的模型分類結(jié)果。2.3采用項(xiàng)目模型導(dǎo)入?yún)⒖寄Ｐ蛶?將模型有機(jī)嵌入?yún)⒖寄Ｐ蛶熘械捻?xiàng)目模型,將模型思想導(dǎo)入到參考模型庫中的模型評(píng)價(jià)結(jié)果。對于對于有圖5所示是對項(xiàng)目模型的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果,它為重新組織特定企業(yè)模型的分類結(jié)構(gòu)提供了依據(jù),這時(shí)就可以將專用模型池中的項(xiàng)目模型導(dǎo)入?yún)⒖寄Ｐ蛶熘?專用參考模型庫中的模型組織是按照綜合評(píng)價(jià)結(jié)果設(shè)計(jì)的,既體現(xiàn)了過程之間的聚類關(guān)系,也體現(xiàn)了核心過程評(píng)判的結(jié)果,如圖6所示。3企業(yè)參考模型的分類檢索從專用模型池中導(dǎo)入的參考模型屬于專用層次,當(dāng)專用參考模型庫中積累了相當(dāng)數(shù)量的特定企業(yè)模型之后,就可以對專用參考模型進(jìn)行進(jìn)一步的知識(shí)提煉,建立部分通用的行業(yè)參考模型?？缧袠I(yè)的通用參考模型的獲取有兩個(gè)途徑:①引入國際上權(quán)威機(jī)構(gòu)建立的被廣泛接受的參考模型,如供應(yīng)鏈委員會(huì)(supply-chaincouncil)建立的供應(yīng)鏈參考模型(SupplyChainOperationsReferenceModel,SCOR);②自行對已經(jīng)建立的部分參考模型進(jìn)行進(jìn)一步的知識(shí)提煉。從通用層到專用層,參考模型之間(跨行業(yè)-行業(yè)-企業(yè))存在著一定的類屬關(guān)系,隨著企業(yè)模型庫中存儲(chǔ)模型數(shù)量的增加,系統(tǒng)復(fù)雜性顯著增加,分類的不確定性也就越強(qiáng),這給參考模型的檢索利用帶來了困難。為了解決這個(gè)問題,我們引入模糊數(shù)據(jù)挖掘算法,來構(gòu)建企業(yè)參考模型庫三層參考模型之間的分類檢索體系。本節(jié)以筆者直接參與的歐盟項(xiàng)目SMARTISAN為例,論述該算法在企業(yè)模型知識(shí)庫系統(tǒng)中的具體實(shí)現(xiàn)及其應(yīng)用意義。在該項(xiàng)目中,筆者對歐洲的五個(gè)中小型企業(yè)進(jìn)行了建模分析,包括AS-IS和TO-BE模型,目的是在這五個(gè)企業(yè)中有效地開展電子商務(wù)。這五個(gè)企業(yè)分屬不同行業(yè),按照其自身特點(diǎn)形成了不同的供應(yīng)鏈運(yùn)作模式。在工程實(shí)踐中,我們應(yīng)用基于Web的企業(yè)模型知識(shí)庫系統(tǒng),對這五個(gè)企業(yè)的建?；顒?dòng)進(jìn)行了項(xiàng)目管理,并通過項(xiàng)目模型的知識(shí)提煉機(jī)制,對項(xiàng)目中建立的模型進(jìn)行分析評(píng)價(jià),從而將其轉(zhuǎn)化為專用參考模型存入專用參考模型庫中?，F(xiàn)在的問題是,如何將這些專用參考模型與通用/部分通用參考模型進(jìn)行關(guān)聯(lián),最終構(gòu)成科學(xué)的參考模型分類檢索體系。3.1基于ps的模型分析首先定義三個(gè)基本集合信息,包括描述建模對象本質(zhì)特征的特征集C={c1,c2,…,cm}、作為分析樣本的企業(yè)建模對象集M={m1,m2,…,mn}和代表通用層跨行業(yè)參考模型類的模式集P={p1,p2,…,ps},三者的對應(yīng)關(guān)系如圖7所示。在SMARTISAN項(xiàng)目中,作為樣本的企業(yè)建模對象集M,即為參與項(xiàng)目的五個(gè)企業(yè);特征集按照供應(yīng)鏈的推/拉理論進(jìn)行定義:C={供應(yīng)商推/拉,制造商推/拉,批發(fā)商推/拉,零售商推/拉,顧客推/拉};模式集按照SCOR參考模型所定義的三種模式進(jìn)行劃分:P={Make-To-Stock,Make-To-Order,Engineer-To-Order}。通常情況下,由于供應(yīng)商總是推,顧客總是拉,所以不失一般性,C可約簡為:C={制造商推/拉,批發(fā)商推/拉,零售商推/拉},同樣構(gòu)成完備的特征集。3.2模糊主義建模對象在上述定義的三個(gè)基本集合上建立三個(gè)映射矩陣:建模對象-特征矩陣U、建模對象-模式矩陣T和模式-特征矩陣Mode。其中U是模糊關(guān)系矩陣,矩陣中的元素代表建模對象在特征集上取相應(yīng)特征的隸屬度值,該值由隸屬函數(shù)確定,在SMARTISAN項(xiàng)目中定義的隸屬函數(shù)為:μC(ci)={0-0.5推0.5不推不拉或該環(huán)節(jié)不存在0.5-1拉(1)μC(ci)=?????0?0.50.50.5?1推不推不拉或該環(huán)節(jié)不存在拉(1)T也是模糊關(guān)系矩陣,其中的元素代表建模對象隸屬于模式集中某一模式的程度。U和T的建立同樣需要領(lǐng)域?qū)＜业膮⑴c,式(2)給出了在SMARTISAN項(xiàng)目中由領(lǐng)域?qū)＜医o定的U和T。U=[10.50.500.8100.51111000]Τ=[001010010001100](2)U=????????100100.50.80.5100.51110????????T=????????000010110010010????????(2)模式-特征矩陣Mode由U和T做矩陣運(yùn)算得到,矩陣中的元素代表模式集中的各模式在特征集上的平均特征值,對應(yīng)于式(2)的運(yùn)算結(jié)果為:CˉΜode=Ρˉ[00000.65110.750.75](3)CˉˉˉMode=Pˉˉˉ???00100.650.75010.75???(3)3.3模式和模型的檢索當(dāng)新的企業(yè)建模項(xiàng)目啟動(dòng)時(shí)(對象可以是企業(yè)整體,也可以是企業(yè)運(yùn)行中的某一個(gè)環(huán)節(jié)),首先定義問題域。為了從企業(yè)模型庫中檢索類似的參考模型,需要將問題域定義映射為一系列特征值,即填寫特征值表,建立新的建模對象的特征值向量u=[u1,u2,…,um]。接下來的問題就是:如何根據(jù)這張?zhí)卣髦当砼袛嘈碌慕ο髮儆谀Ｊ郊械暮畏N模式,這一過程是通過計(jì)算建模對象與模式集中各模式的貼近度(u,Mode)來實(shí)現(xiàn)的。計(jì)算貼近度的方法很多,典型的有內(nèi)外積函數(shù)法和漢明距離法等;根據(jù)擇近原則,選擇max{(u,Mode1),(u,Mode2),…,(u,Modes)}所對應(yīng)的模式i,作為新的建模對象所對應(yīng)的模式,該模式下的模型類子集則為該建模對象提供相應(yīng)的參考模型。圖8為根據(jù)SMARTISAN項(xiàng)目的分析結(jié)果在企業(yè)模型知識(shí)庫系統(tǒng)下進(jìn)行參考模型檢索的實(shí)例。企業(yè)模型知識(shí)庫系統(tǒng)的高級(jí)分類檢索功能設(shè)計(jì),根據(jù)兩種方式定位參考模型范圍:一種是根據(jù)特征描述,適用于通用和專用參考模型檢索;另一種是根據(jù)行業(yè)分類,適用于部分通用和專用參考模型檢索。圖中所示新的建模對象對應(yīng)上述特征集定義的特征值向量為u=[00.50.5],對應(yīng)行業(yè)為汽車、摩托車;檢索結(jié)果顯示,該建模對象最貼近的模式為Make-To-Order;綜合行業(yè)定位約束總共得到18個(gè)參考模型,其中通用參考模型16個(gè)(符合模式定位),部分通用參考模型0個(gè)(符合行業(yè)定位),專用參考模型2個(gè)(同時(shí)符合模式定位和行業(yè)定位)。4建立企業(yè)模型根據(jù)企業(yè)系統(tǒng)開發(fā)的生命周期,傳統(tǒng)的建模過程可以歸納如下:(1)系統(tǒng)分析和用戶需求定義階段①安排對企業(yè)的初訪,搞清企業(yè)的問題域定義;②詳細(xì)設(shè)計(jì)一套用于企業(yè)現(xiàn)狀(AS-IS)分析的訪談問卷,對企業(yè)人員進(jìn)行訪談,根據(jù)訪談結(jié)果,建立AS-IS的企業(yè)經(jīng)營過程模型;③根據(jù)AS-IS模型,進(jìn)一步設(shè)計(jì)一套收集用戶需求的問卷,據(jù)此建立滿足用戶最終需求的TO-BE經(jīng)營過程模型。(2)系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段①根據(jù)TO-BE經(jīng)營過程模型,開展深入的調(diào)研和訪談以收集詳細(xì)信息;②從多方位建立面向程序設(shè)計(jì)的模型,如ER模型,UML類圖等。(3)系統(tǒng)實(shí)施階段使用建立的企業(yè)模型進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)。在開發(fā)過程中推行持續(xù)過程改進(jìn)(CPI),并隨時(shí)與企業(yè)用戶交互以改進(jìn)設(shè)計(jì)模型。在基于Web的企業(yè)模型知識(shí)庫系統(tǒng)支持下,該建模過程,特別是系統(tǒng)分析和用戶需求定義階段可以在一定程度上進(jìn)行改進(jìn),簡化建?；顒?dòng),并從技術(shù)上提供更強(qiáng)的協(xié)同交互能力。圖9給出一個(gè)相應(yīng)的建模實(shí)施框架,并簡要說明了建模實(shí)施的幾個(gè)步驟。(1)域定義的參考模型在對企業(yè)進(jìn)行初訪并搞清了企業(yè)問題域定義之后,建模者登錄企業(yè)模型知識(shí)庫系統(tǒng),輸入企業(yè)的問題域定義(填特征值表),利用系統(tǒng)提供的搜索引擎和數(shù)據(jù)挖掘機(jī)制,搜索參考模型庫,從而得到具有相似問題域定義的參考模型列表,建模者還可以在列表中繼續(xù)縮小搜索范圍,直到獲得最有用的參考模型為止;另一方面,通過查詢建模方法和工具庫,建模者可以進(jìn)行建模方法和工具的選擇。(2)建立as-is模型建模準(zhǔn)備階段檢索到的參考模型,包含了與特定企業(yè)具有相似關(guān)系的信息。這些參考模型實(shí)際上已經(jīng)涵蓋了許多訪談問卷所包含的信息,可以作為訪談問卷的替代品或者補(bǔ)充。在建立AS-IS模型的過程中,如果建模者能夠在參考模型庫中找到合適的部分通用或者專用參考模型,則可以直接參考并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行修改,以符合建模企業(yè)的實(shí)際情況;否則,只能參考相關(guān)的通用參考模型。當(dāng)建模者建立AS-IS模型草稿后,將其存入項(xiàng)目模型庫中,并賦予其相應(yīng)的訪問權(quán)限,以便其他建模參與者和相關(guān)的企業(yè)人員能夠通過瀏覽器對其進(jìn)行瀏覽和評(píng)價(jià),并通過“模型交互留言板”發(fā)表對模型的修改意見,從而推進(jìn)模型的持續(xù)改進(jìn)和版本升級(jí),直至達(dá)成最終的一致意見。(3)應(yīng)用于特定企業(yè)的to-be模型TO-BE設(shè)計(jì)同樣可以利用從參考模型庫中檢索到的相關(guān)參考模型,這時(shí)更有價(jià)值的參考模型是通用和部分通用參考模型。由于通用參考模型往往是國際上相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)根據(jù)成百上千個(gè)企業(yè)工程實(shí)踐建立的,具有很強(qiáng)的示范作用,故可以幫助建模者為特定企業(yè)建立更符合國際業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的TO-BE模型。當(dāng)建立TO-BE模型草稿后,同樣應(yīng)將其存入項(xiàng)目模型庫中并進(jìn)行授權(quán),