（管理科学与工程专业论文）制造企业集成化建模方法的研究与应用.pdf

摘要 随着市场竞争的同益激烈，企业集成技术成为提高企业竞争力的关键手段。 但是山j i 企业对自身的情移6 研究不足，企业集成的效果达不到预期的目标。主要 问题是对食业复杂的业务流程、企、i k 中的组织、资源、信息等因素分析不到位。 在这样的情况下，企业建模作为一项支持企业实现集成和优化的技术，正受到越 来越多的重视。但是现有的企业建模体系结构在集成方面存在很多不足，体系结 构的视图模型通常采用不同的建模方法，使设计的视图模型之间存在不一致，导 致了许多企业集成应用的失败。 本文综述了制造企业集成化发展的现状以及在实施制造企业集成化过程中 存在的问题，提出了企业建模的重要性。通过对企业集成化建模体系结构的分析 研究，提出了可行的企业集成化体系结构。通过对企业建模方法中的结构化方法 和面向对象方法的比较研究，提出了i d e f 与u m l 相结合的企业建模方法，并 构建了企业集成化需求分析模型、系统设计模型、系统实施模型，为企业实现过 程集成、功能集成、信息集成、资源集成、组织集成提供了可行的解决方案。课 题利用企业集成化建模方法对某企业( 某乐器公司) 的e r p 系统进行了实证研 究，提出了实现e r p 系统需求分析的工程化方法。 本文的研究成果对于分析、设计和实施企业集成化具有重要意义，对于研究 企业集成化建模体系结构和企业建模方法有一定的理论价值，为今后企业业务流 稗重组以及企业信息化研究提供了有效的技术解决方案。 关键词：企业集成化建模集成化建模体系结构 面向对象方法i d e f 方法 统一建模语言 结构化方法 企业资源计划 a b s t r a c t w i t ht h ei n t e n s i v ec o m p e t i t i o ni n c r e a s i n g l yi nt h em a n e t ，e n t e r p r i s ei n t e g r a t i o n h a sb e c o m et h ek e ym e a n st oi m p r o v ee n t e r p r i s ec o m p e t i t i o n b u tt h eb u s i n e s sh a s n o ti n v e s t i g a t e di t s e l fc o m p l e t e l y , e n t e r p r i s e i n t e g r a t i o n h a sn o ta c h i e v e dt h e a n t i c i p a t i v et a r g e t t h ep r i m a r yp r o b l e mi st h a tt h ec o m p l e xb u s i n e s sp r o c e s s 、 o r g a n i z a t i o n 、r e s o u r c e s 、i n f o r m a t i o ni nt h eb u s i n e s s h a v en o tb e e n a n a l y z e d a d e q u a t e l y i nt h ec a s e ，e n t e r p r i s em o d e l i n gh a sb e i n gr e g a r d e dm o r ea n dm o r e i m p o r t a n ta so n et e c h n o l o g yw h i c hs u p p o r t se n t e r p r i s ei n t e g r a t i o na n do p t i m i z a t i o n b u tt h ee x i s t i n g e n t e r p r i s em o d e l i n gf r a m e w o r ks t i l l h a sm u c h d e f i c i e n c y i n i n t e g r a t i o na n di tg e n e r a l l yo s e sd i f i e r e n tm o d e lm e t h o d si nt h ev i e wm o d e l so f f r a m e w o r k ，s oi tm a k e si n c o n s i s t e n ta m o n gt h ed e s i g n e dv i e wm o d e l s ，t h u si tr e s u l t s i nf a i l i n go fm a n ye n t e r p r i s ei n t e g r a t i o ns y s t e m s t h ep a p e rs u m m a r i z e dt h ed e v e l o p i n ga c t u a l i t yo ft h em a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e i n t e g r a t i o na n dt h ep r o b l e m s i nt h ep r o c e s so fi m p l e m e n t i n gt h em a n u f a c t u r e e n t e r p r i s ei n t e g r a t i o n ，i tp o s et h ei m p o r t a n c eo ft h ee n t e r p r i s em o d e l i n g b yt h e a n a l y z i n g a n d r e s e a r c h i n g o f e n t e r p r i s ei n t e g r a t i o nm o d e l i n gf r a m e w o r ka n d m o d e l i n gm e t h o d s ，a u t h o rp u tf o r w a r das o l v a b l ee n t e r p r i s ei n t e g r a t i o nf r a m e w o r k b yc o m p a r i n gt h es t m c t u r e dm e t h o dw i t ht h eo b j e c t - o r i e n t e dm e t h o do fe n t e r p r i s e m o d e l i n gm e t h o d ，a u t h o rb r o u g h tf o r w a r dan e wm o d e l i n gm e t h o do fi n t e g r a t i n g i d e fa n du m la n de s t a b l i s h e dr e q u i r e m e n ta n a l y s i sm o d e l 、s y s t e md e s i g nm o d e l 、 s y s t e mi m p l e m e n tm o d e li ne n t e r p r i s ei n t e g r a t i o nf o rp r o v i d i n gas o l v a b l es c h e m eo f r e a l i z i n ge n t e r p r i s ep r o c e s si n t e g r a t i o n 、f u n c t i o ni n t e g r a t i o n 、i n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o n 、 r e s o u r c ei n t e g r a t i o n 、o r g a n i z a t i o ni n t e g r a t i o n i tu s e de n t e r p r i s ei n t e g r a t i o nm e t h o d s t oc a r r yo u td e m o n s t r a t i o nr e s e a r c ht oe r ps y s t e mo fo n eb u s i n e s s ( s o m em u s i c a l i n s t r u m e n te n t e r p r i s e ) a n dp u tf o r w a r de n g i n e e r i n gm e t h o d sf o rr e a l i z i n ge r p s y s t e m t h er e s u l th a si m p o r t a n tm e a n i n gt oa n a l y z e 、d e s i g na n di m p l e m e n te n t e r p r i s e i n t e g r a t i o n ，i ta l s oh a ss o m et h e o r yv a l u ef o rr e s e a r c ho fe n t e r p r i s ei n t e g r a t i o n m o d e l i n gf r a m e w o r ka n de m e r p r i s em o d e l i n gm e t h o d s ，p r o v i d i n g ae f f i c i e n t i m p l e m e n t a t i o ni nt e c h n i q u et oe n t e r p r i s eb u s i n e s sp r o c e s sr e f o r ma n de n t e r p r i s e i n f o r m a t i v e k e y w o r d s ：e n t e r p r i s ei n t e g r a t i o nm o d e l i n gi n t e g r a t e dm o d e l i n gf r a m e w o r k s t r u c t u r e dm e t h o d o b j e c t - o r i e n t e dm e t h o d i c a md e f i n i t i o n u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标汴和致谢之处外，论文中刁i 包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，电不包含为获得丞叠王些太堂或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一| 一j 工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示了澍意。 学位论文作者魏纭? 荡 签字吼口 ，年? 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解丞洼王些太堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权云注王业盍堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学 校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者躲琢矿蓦 导师签名 签字日期： 。，6 年月哆日签字日期：上肋5 年月；n 学位论文的主要创新点 一、本文通过对企业集成化建模体系结构和建模方法的分析研 究，提出了可行的企业集成化体系结构和基于i d e f 与u m l 相结合 的企业建模方法，构建了企业集成化需求分析模型、系统设计模型、 系统实施模型，为企业实现过程集成、功能集成、信息集成、资源集 成、组织集成提供了可行的解决方案。 二、利用企业集成化建模方法对某企业( 某乐器公司) 的e r p 系统进行了实证研究，提出了系统需求分析工程化方法和实施企业集 成化过程的机制，实现了领域工程向软件工程的过渡，为企业业务流 程重组提供了理论和技术上的支持。 第一章绪论 1 1 选题背景 第一章绪论 随着市场竞争的同益激烈，制造企业面i 临着从经营策略、管理模式、组织变 革、生产技术到生产流程等各个方面进行彻底变革。企业集成技术成为提高企业 柔性、健壮性、敏捷性的关键手段。在这样的形势下，越来越多的企业试图应用 企业集成技术柬达到提高产品质量、降低成本等目标，纷纷在企业中应用了m i s ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ) 、c l m s ( c o m p u t e ri n t e g r a t i o nm a n u f a c t u r i n g s y s t e m ) 、e r p ( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ) 、s c m ( s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ) 、 c r m ( c u s t o mr e l a t i o n s h i pm a n a g e m e n t ) 等企业集成产品。但是出于企业对本 身的情况研究不足，企业集成的效果达不到预期的目标。 分析原因，除了企业管理层对企业集成化整体战略规划不足和认识上的因素 外，主要核心问题在于对企业复杂的业务流程、企业中的组织、资源、信息等因 素分析不到位，使用的分析方法具有局限性，因而不能很好的实现企业集成。在 这样的情况下，企业建模作为一项支持企业实现集成和优化的技术，正受到越来 越多的重视。但是现有的企业建模体系结构缺乏一种从集成化的视角来分析企业 的过程、信息、功能、资源、组织，企业建模方法众多，体系结构的视图模型中 往往要应用多种不同的建模方法。这样不仅使设计的视图模型之间存在不一致， 给系统分析人员、设计人员及系统实施人员带来理解和使用上的不便，增加了系 统开发的难度，而且在开发中也存在建模方法的选择问题【”。由于企业建模中存 在薏这些问题，导致了许多企业集成应用的失败。 本文根据某制造企业实施e r p 过程的实践，认为企业集成领域发展迟缓的 主要原因与缺乏有效的企业建模方法有关。事实上，企业集成应该从分析企业过 程、功能、信息、资源、组织来体现集成的思想。首先要有一种集成化的企业建 模体系结构，并应用统一的企业建模方法建立一套有效的分析和设计系统的解决 方案，包括系统分析与设计方法、系统分析与设计的描述工具等，以实现对系统 从需求分析、系统设计到系统实施的有机结创烈。这样才能促进企业管理水平的 全面提高。 第章绪论 1 2 论文研究意义 本文希望通过课题“制造企业集成化建模方法的研究与应用”埘企q p 集成 化系统的分析、设计和实施找到一个有效的解决问题的方法和机制，从而能提高 企业集成化系统的实现成功率。 通过对企业建模体系结构和企业建模方法的分析研究，提出了可行的企业集 成化体系结构和基于i d e f 与u m l 丰h 结合的企业建模方法，并指出了该体系结 构和建模方法对建立企业集成化模型的优势，为制造企业建模体系结构和建模方 法的选择提供了有效的理论依据。 本文根据某公司实施e r p 过程的实践，通过企业集成化建模方法，建立企 业集成化框架模型，构建了企业集成化需求分析模型、系统设计模型、系统实施 模型，为企业顺利实现e r p 系统提供了可行的系统软件工程的解决方案，为今 后企业建模以及企业信息化研究提供了有效的技术解决方案，这对制造企业分析 和实施企业集成化具有重要的现实意义。 本文应用结构化方法和面向对象方法相结合的企业建模方法，对结构化建模 方法和面向对象建模方法及它们相结合的建模技术在各类系统建模中的应用研 究提供了依据。 本文提出的系统需求分析工程化方法和实施企业集成化过程的机制，实现了 领域工程向软件工程的过渡，为企业业务流程重组提供了理论和技术上的支持。 1 3 目前研究现状 目前国际上在企业建模体系结构领域研究中，比较著名的有c 1 m o s a 、 a r i s 、p e r a 、g r a i g i m 等。通过对这些建模结构的研究，发现存在着以下几 点不足： ( 1 ) 现有的企业集成化建模体系大多只是对生命周期中需求分析、设计和 实施的三个阶段的研究，没有维护阶段。 ( 2 ) 现有的企业集成化建模体系结构的生命周期维阶段界限划分比较模糊， 各个阶段建立的模型交叉重复，不能很好的实现从领域工程向软件工程的过渡。 ( 3 ) 现有的企业建模只是面向设计而不是面向实现，因此建模体系只停留 在基本概念的层次上，缺乏软件实现的检验。 ( 4 ) 现有的企业建模体系结构在集成方面存在着不足：采用多视图建模方 法来描述企业的不同侧面，缺乏一个实现不同视图模型之间集成的方法。 除了上述企业集成化体系结构存在的问题外，体系结构中各个视图的建模方 第一章绪沦 法也是一项需要研究的问题。h1 j i ，在企业建模巾存在着根多方法，有基于1 d e f 的结构化方法、基于u m l 的面向对象方法，a r i s 的系统建模方法、c 1 m o s a 力法、p e r a 方法和d e m 方法等。通过对建模方法的分析，发现建模方法对体 系结构的支持不够。有的体系结构中没有具体的建模方法和_ 丁具；有的体系结构 中埘不同视图采用不同的建模方法。这样不仅使得设计的视图模型之间存在不。 致，给系统分析人员、设计人员及系统实施人员带柬理解和使用上的不便，增加 了系统j l ：发的难度，而且在开发中也存在的建模方法的选择问题。 1 4 论文结构 论文的第一部分主要介绍论文的研究背景、现状、意义、论文结构及研究成 果。第二部分主要介绍制造企业集成化产生的背景及发展现状。第三部分主要对 企业集成化建模理论进行了综述。主要分析了目前企业建模体系结构和企业建模 方法的现状和存在的不足。第四部分是对企业建模体系结构和建模方法的研究， 提出了企 p 集成化体系结构和基于i d e f 与u m l 相结合的企业建模方法。论文 的第五部分应用企业集成化建模方法对某制造企业的e r p 系统进行了实证研究， 对本文提出的建模思想和方法进行实践。论文的第六部分是总结与展望。 1 5 论文研究的成果 本文通过对国内外大量文献资料的分析与研究，通过莱制造企业实施e r p 过 程的实践，总结以下研究成果： ( 1 ) 通过对企业集成化建模体系结构和建模方法的分析研究，提出了可行 的企业集成化体系结构和基于i d e f 与u m l 相结合的企业建模方法，构建了企业 集成化需求分析模型、系统设计模型、系统实施模型，为企业实现过程集成、功 能集成、信息集成、资源集成、组织集成提供了可行的解决方案。 ( 2 ) 利用企业集成化建模方法对某企业( 某乐器公司) 的e r p 系统进行了 实证研究，提出了实现e r p 系统需求分析的工程化方法和实施企业集成化过程的 机制，实现了领域工程向软件工程的过渡，为企业业务流程重组提供了理论和技 术上的支持。 第二章制造企业集成化产生的背景及发展现状 第二章制造企业集成化产生的背景及发展现状 2 1 企业集成化产生的背景 自2 0 世纪7 0 年代以来，世界市场已经由传统的相对稳定逐步演变成动态多 变的市场，企业之间的竞争也出过去的局部竞争演变成全球范围内的竞争。对于 制造业而吉，每个企业都面临着持续多变和不呵完全预测的全球化市场竞争。为 了提高竞争力，制造企业必须解决以最快的上市时间( t - t i m et om a r k e t ) ，最好 的质量( 0 q u a l i t y ) ，最低的成本( c c o s t ) ，最优的服务( s ，s e r v i c e ) 和最清洁 的环境( e e n v i r o n m e n t ) 来满足不同顾客对产品的需求和社会可持续发展的要 求【3 1 。面对激烈的竞争，企业必须从经营策略、管理模式、组织变革、生产技术 到生产流程等各个方面进行彻底变革。变革的结果使得越来越多的传统企业正在 经历着出集成企业( i n t e g r a t e de n t e r p r i s e ) 到扩展企业( e x t e n d e de n t e r p r i s e ) 赢 至虚拟企业( v i r t u a le n t e r p r i s e ) 的演变。企业通过信息集成、过程优化及资源 优化，实现物流、信息流、价值流的集成和优化运行达到人( 组织、管理) 、经 营和技术三要素的集成i 引。以加强企业新产品开发的t 、q 、c 、s 、e ，从而提高 企业的市场应变能力和竞争能力。进入9 0 年代以来，企业间竞争日趋激烈，集 约化管理需求日趋强烈，新的、成熟的信息技术不断涌现，这些都推动了企业信 息系统集成的理论、方法和工具的研究日益活跃。 2 2 企业集成化发展的现状 近十年来，越来越多的企业把制造技术与飞速发展的信息技术、自动化技术、 现代管理技术以及系统工程技术有机地融合起来，逐渐形成了制造企业集成技 术。它已经成为改善企业产品的t 、q 、c 、s 、e ，提高企业的柔性、健壮性、 敏捷性的关键手段，正在推动着制造业进入信息化、集成化、自动化、智能化、 敏捷化的新历史时期。 制造企业集成是指借助计算机硬件、软件，综合运用现代管理技术、制造技 术、信息技术、自动化技术、系统工程技术，将企业生产经营全部过程中有关人、 技术、经营管理三要素及其信息流、物料流和资金流有机地集成并优化运行，以 实现产品质量高、生产制造消耗低、上市快，从而使企业赢得市场竞争。制造企 、【p 集成的关键是提高企业对市场环境的快速响应能力，即通过使用信息技术和计 第二章制造企、i k 集成化产生的i f 景及发展现状 算机网络技术，在企业内部发生行为与信息交互的组织、人和系统之删，建立灵 活机动的、高效率的信息处理和反馈系统，提高企业对市场变化的快速h 向应性和 适应性，使企业能在复杂多变的市场环境中求得生存，并且不断抉得发展| 4 l 。支 持仓业集成的技术主要有分布式网络通讯技术、数据交换格式、分佑式应用集成 框架、企业建模、工作流管理、集成平台和产品全生命周期管理等。它们从小i j 角度实现了制造企业内和企业问的集成。 在制造企业集成化发展的过程中，产生了许多集成产品，包括m 1 s ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ) 、c i m s ( c o m p u t e ri n t e g r a t i o nm a n u f a c t u r i n g s y s t e m ) 、e r p ( e n t e r p r i s e r e s o u r c ep l a n n i n g ) 、s c m ( s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ) 、 c r m ( c u s t o mr e l a t i o n s h i pm a n a g e m e n t ) 等。这些产品的核心思想是集成。 般来说，企业集成的程度越高，各种功能就越协调，竞争取胜的机会就越犬。因 为只有各种功能有机地集成在一起才可能共事信息，才能在较短的时问里做出高 质量的经营决策，才能提高产品的质量，降低成本，缩短交货期。单纯地使用计 算机，提高自动化程度而不考虑各种功能的集成，则不可能使企业整体优化，也 不可能有效地提高企业对市场的快速响应能力【5 1 。因此集成是构成整体、构成系 统的主要途径，是导致整个企业成功的关键因素。 2 3 企业集成化存在的问题 我国在企业集成化实旌的过程中遇到了非常多的问题，也获得了丰富的经验 教训。我国企业集成化存在的主要问题是： ( 1 ) 不稳定的企业组织战略和组织结构。我国的企业改革目前正在向制度 创新阶段转化，现代企业制度的建设不仅牵扯到企业所处的市场经济环境，而且 深入到企业内部组织管理体制的变革。这就要求企业必须将现有的组织战略与组 织结构做出相应的调楚与变动。如果组织战略不定、组织结构不稳，将使信息接 口难以确定，或严重影响接口的适用性和工作效率，无法实现企业集成系统的总 体规划。 ( 2 ) 不均衡的企业整体管理素质和管理水平。可以具体体现为f 述儿个方 面：完整、科学、现代的管理思想和理论：规范化的业务流程；明确的职能分工； 统一、标准化的报表格式和信息载体：清晰的业务接口；现代的、综合管理方法 和手段等。在我国的多数企业中，由于缺乏整体、系统的管理战略，因而管理素 质和水平在企业中的体现很不均衡，由此导致难以实现管理的集成，对信息集成 实现也是巨大障碍。 ( 3 ) 具有最大制约性的人的因素。人的因素在企业集成系统实施的圈难中 第二章制造企业集成化产，上的背景及发展现状 占到8 0 以上。人员因素对企业集成的影响表现在两个方面： ( d 人的素质，包括领导的素质和员j ：的素质。但我国多数企业的员工对计算 机和集成管理缺乏了解，对企业内部变革具有心理障碍。领导者的素质对氽业集 成具有关键性的影响。“一把手原则”是中外企业集成系统实践中k 同总结出的 成功关键之一。 人员的协作。企业集成系统的实施过程往往需要计算机专业与管理专q p 人 员相互配合，其配合的效果如何也决定了信息集成的水平。 ( 4 ) 封闭的自动化孤岛结构。我国的企业集成系统建设大多采取分阶段投 资战略，这样可以集中有限的人力、物力和财力，以便在有限的几个领域取得突 破。但同时也带来严重的问题，即容易失去总体规划。分阶段投资的结果是建成 了一个个自动化孤岛。还遇到下述三个关键问题：异种机的互连问题；异种数据 库的相互转换通讯 没有统一的开发工程规范、代码标准。这三个基本问题是目 前我国企业集成最棘手的问题，也是影响企业集成的一个巨大障碍。 ( 5 ) 缺乏正确的数据源基础。企业内的信息资源来源于三个类别：一类是管 理过程产生的管理信息，一类是技术开发过程产生的技术信息，还有一类是牛产 过程产生的生产信息。我国企业不论从m 1 s 还是从c a d 入手进入c i m s ，都应 考虑与生产信息的数据共享问题，否则缺乏数掘源基础从丽难以实现企业集成的 优化效果。 从上面的问题我们可以看出，随着制造企业的产品及其研制过程越来越复 杂，企业信息系统的应用范围不断扩大，应用系统的功能也变得同益复杂。企业 获得竞争力的根本不在于其经营过程的各个环节是否协调和整体优化，只有实现 企业各个经营环节的信息前后贯穿和共享，使企业的应用系统紧密匹配企业的业 务流程和业务模型，才能重组经营过程并敏捷她响应市场变化，这就对企业集成 提出了越来越高的要求1 6 l 。在这样的情况下，企业建模作为一项支持企业实现集 成和优化的共性技术，正受到越来越多的重视，并逐步成熟起来。企业通过企业 建模，全面了解企业的经营管理现状，科学地分析与综合企业各部分的功能关系、 信息关系以至动态关系，并在此基础上建立企业的未来视图。因此，企业建模是 企业集成技术中需要研究的主要内容之一。 企业集成建模体系结构和企业建模方法是企业建模的两个重要方面，但是现 有的企业建模体系结构在集成方面存在很多不足，而且体系结构的视图模型通常 采用不同的建模方法，还没有一个比较有效的模型集成的方法，不能很好的实现 企业建模。因此需要建立一种可行的企业集成化体系结构和建模方法有机结合的 机制，更好的实现企业的集成化。 第_ ：章企业集成化建模理论综述 第三章企业集成他建模理论综述 3 1 集成化建模的目的 在当今制造企业生产经营管理中产品的研制过程越来越复杂，企业的组织结 构趋向扁平化和面向过程，企业业务流程重组的迫切需要。为_ r 实施先进制造战 略、企业集成和企业性能优化，除了需要实施者有息好的理论、技术和丰富的实 施经验，还需要有先进实用的实施力法论的指导和工具系统的支持。实施分为四 阶段来进行，印需求分析阶段、系统、匠计阶段、系统实施阶段和系统维护阶段。 通过在各个阶段建立企业模型柬指导企业集成，可以有效地提高企业实施质量、 降低实施成本，缩短实施周期。 企业建模是成功实施企业集成的必要工具和手段，它能更好地理解企业的生 产经营，有效地控制企业业务过程，实现面向业务过程的企业组织结构的转变， 是企业集成和企业性能优化的重要前提和基础。企业建模的必要性体现在以下几 个方曲： ( 1 ) c i m s 是一个复杂的系统工程，为了进行优化，需要用计算机对企业 的各个方面进行分析，而建靠企业模型是分析的前提。 ( 2 ) 企业建摸不但对c i m s 的建立阶段提供支持，而且对系统的全生命周 期提供支持。企业建模工具对企业提供了一种统一的描述方式，可以在系统的需 求分析、设计、实施和维护过程中通_ f = 。 ( 3 ) c i m s 涉及到企业的各个领域，每个领域都存在大最的应用系统。有 很多软件工具可以支持这些应用系统的集成，如e r p ，c a d c a m 等。 3 。2 企业建模的含义 模型是现实生活巾的实际事物、实际系统的抽象，它是针对所需要了解和解 决的问题，抽取出其中的主要因素和主要矛盾，形成对实际事物或实际系统的抽 象的表示方法。企业建模就是针对企业所需要解决的问题，从不同方面建立实际 系统的表示方法。企业为了提高自身的竞争能力，就必须优化企业的业务流程、 人力资源、资金设备等，而优化必须建立在建模的基础上，只有分析出现有企业 问题，找出差距，才能有针对性地实现企业的集成和优化1 7 j 。因此，企业建模是 企业信息化实现信息系统在内的整个系统集成和优化的基础。 企业信息化实现信息系统在内的整个系统集成和优化的基础。 第二章企业集成化建模理论综述 3 3 集成化建模体系结构 实现制造企业的集成不是一个单纯的技术问题，它是“人、经营和技术”三 者的集成。为了更好的实现制造企业集成，必须有一套埘系统全面进行分析和设 计的工具，这就是所谓“企业集成建模体系结构”。它是一组用以描述所研究系 统的不同方面和不同开发阶段的、结构化的、多层次多视图的模型和方法的集合， 体现了对系统的整体描述和认识，为系统的设计、开发和构建提供工具和方法论 的指导。 3 3 1 国内外研究现状 目前，国际上比较著名的体系结构主要有：c i m o s a 、a r l s 、p e r a 、 g r a i g i m 等。 ( 1 ) c i m o s a ( c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n g - o p e n n e s ss y s t e m a r c h i t e c t u r e ) 计算机集成制造开放体系结构是由欧共体的2 1 家公司和大学组成的 e s p r i ta m i c e 组织经过六年多的努力而开发出的c i m 开放体系结构。其目的是 提供一个面向c l m 系统生命周期的、开放式的c i m 参考体系结构，从多个层次和 多个角度反映了c i m 企业的建模、设计、实施等各个阶段，提供t o m 系统描述、 实施方法和支持工具，并形成了一套形式化体系。c l m o s a 第一次在体系结构 中包含了组织和人的因素，而不再是单纯的技术集成【8 】。c i m o s a 体系结构将企 业模型视为一个三维模型。视图维定义功能视图、信息视图、组织视图和资源视 图，从四个不同侧面描述企业：生命周期维定义了三个建模层次，即需求定义层、 设计说明层和实旌描述层，支持企业全生命周期建模；通用层次维包括通用层、 部分通用层和专用层次三个层次1 9 j 。 ( 2 ) a r i s ( a r c h i t e c t u r eo fi n t e g r a t e di n f o r m a t i o ns y s t e m ) 集成信息系统体 系结构是德国s a a r l a n d 大学的久w s c h e e r 教授于1 9 9 2 年提出的一种基于过程的 模型结构。a r i s 体系结构是基于集成思想的，这种思想来源对经营过程的整体 分析，a r i s 体系结构中描述了企业的组织视图、数据视图、功能视图和资源视 图，通过控制视图来描述四个视图之间的关系，这是a r i s 区别于其它体系结构 的重要特征。资源视图仅用于描述信息技术设备。因此根据组织、数据和功能视 图与信息技术的结合程度，生命周期模型取代了作为独立描述对象的资源视图。 面向企业信息系统实旌的生命周期，a r i s 定义了需求定义、设计说明和实施描 述三个层次。 ( 3 ) p e r a ( p u r d u e e n t e r p r i s e r e f e r e n c e a r c h i t e c t u r e ) 普渡企业参考体系结 构是p u r d u e 大学应用工业控制普渡实验室的t j w i l l i a m s l 9 9 2 年提出的企业参考 第二章企业集成化建模理论综述 结构。它通过功能视图和实施视图来描述企业。功能视图定义了信息流和制造流。 其中，信息流包括企业中所有与功能桐天的决策、控制和数摒处理，而制造流则 取决于企业的具体生产需求。实施视图中，两个功能流被重组成三个实施集：人 的活动( 与信息或控制相关，或者与制造及顾客服务相关) ，信息流活动( 人小 参与执行) 和制造顾客服务活动( 人不参与执行) 。p e r a 在系统月+ 发的生命周 期方面，提出了概念阶段、定义阶段、设计阶段、构造阶段和安装阶段以及运行 阶段五个阶段；在系统分解方面，则概括为信息体系结构和制造体系结构两人部 分，进入说明层或实施视图后则看作信息系统体系结构、人和组织体系结构以及 制造设备体系结构三个部分。它明确地阐述了人和组织因素的作用，但对丁具体 建模方法定义得比较少。目前p e r a 在进行进一步的拓展，所涵盖的生命周期包 括了企业的整个生命周期。 ( 4 ) g r a i ( g r a p hw i t hr e s u l t sa n da c t i v i t i e si n t e r r e l a t e d ) 方法是由二_ | + 世 纪七十年代法国波尔多第一大学提出的，是专门为在生产系统制定决策而开发 的。后来，g r a i 实验室将之发展成为一种描述和分析整个企业的方法论，成为 g i m ( g r a ii n t e g r a t e dm e t h o d o l o g y ) 。g i m 方法学中使用过程视图、数据视图 和操作视图来描述企业模型，并将企业模型按实施c i m s 的生命周期分为三个抽 象层次：概念层、组织层和物理层| l 。相当于c i m o s a 中模型生命周期维中的 需求层、设计层和实施层。三个层次三个视图产生九个模型，分别采用不同的建 模方法，模型之间存在一定的冗余，因此g i m 提供了一些一致性检验规则束校验， 并获得一致的模型。 除了上述建模方法外，还有g e r a m ( g e n e r a l i z e de n t e r p r i s er e f e r e n c e a r c h i t e c t u r ea n dm e t h o d o l o g y ) ，i e m ( i n t e g r a t e de n t e r p r i s em o d e l i n g ) ，d e m ( d y n a m i ce n t e r p r i s em o d e l i n g ) ，s l a ( s t a r - l i k ec 1 ms y s t e ma r c h i t e c t u r e ) 方 法等。 我国在多年实施c i m 的基础上，也有不少专家在研究体系结构的问题，清 华大学、中科院沈阳自动化所、渐江大学、同济大学、哈尔滨工业大学等研究机 构都提出了自己的体系结构。 3 3 2 存在问题 我国推广制造企业集成应用实施的工作也已经有了一定的规模，取得了显著 的效益，并且在实施制造企业集成系统的过程中积累了相当丰富的经验。但是至 今我国还缺乏一个适合的方法论来指导制造企业集成系统的实施，企业建模的理 论研究和系统实施之间存在相当大的差距，我们还没有一套自己的企业建模工 具，来将企业建模理论转换为可操作可利用的企业模型方法，指导和保证制造企 第三章企业集成化建模理论综述 、i k 集成系统的快速实施1 1 1 j 。 现有的企业集成化建模体系结构存在着以下不足： ( 1 ) 现有的企业集成化建模体系大多只是对乍命周期中需求分析、设计和 实施的三个阶段的研究，没有维护阶段。 ( 2 ) 现有的氽业集成化建模体系结构的生命周期维阶段界限划分比较模糊， 各个阶段建立的模型交叉重复，不能很好的实现从领域工程向软件工程的过渡。 ( 3 ) 现有的企业建模只是面向设计而不是面向实现，凶此建模体系只停留 在基本概念的层次上，缺乏软件实现的检验。 ( 4 ) 现有企业建模体系结构在集成方面存在着不足：采用多视图建模方法 来描述企业的不同侧面，缺乏一个实现不同视图模型之间集成的方法。 除了上述企业集成化体系结构存在的问题外，体系结构中各个视图的建模方 法也是一项需要研究的问题。目前，在企业建模中存在着很多方法，有基于i d e f 的结构化方法、基于u m l 的面向对象方法，此外还有a r l s 方法等。为了在更大 范围和更深层次上推广企业集成，需要将积累的丰富经验加以总结，形成具有指 导意义的企业集成化建模体系结构与企业建模方法相结合的机制，为形成企、i p 整 体解决方案提供理论、方法、模型和工具上的支持。 3 4 集成化建模方法 经过国内外研究人员多年的研究，已经形成了许多有影响的企业建模方法和 建模方法族。比较常用的企业建模方法有基于i d e f 的结构化方法、基于u m l 的面向对象方法、a r i s 的系统建模方法、c i m o s a 方法、p e r a 方法和d e m 方法等。这些方法各有特色，也分别存在不足，它们从不同的角度提出了对企业 这种复杂系统的理解，并各自给出了描述方法，同时也开发了相应的工具系统。 在已有的体系结构中，建模方法对体系结构的支持不够。有的体系结构中没 有具体的建模方法和工具，有的体系结构中对不同视图采用不同的建模方法。这 样不仅使得设计的视图模型之间存在不一致，给系统分析人员、设计人员及系统 实施人员带来理解和使用上的不便，增加了系统开发的难度；而且在开发中也存 在的建模方法的选择问题【1 “。 为了解决以上问题，希望能够使用统一的建模方法对企业建模体系结构中的 各个视图进行建模。但是企业建模涉及到企业各个方面的闯题，用一种建模方法 难以很好的描述这些方面。所以需要结合几种建模方法来发挥它们在不同方面的 建模优势，更好的为企业建模。 第四章制造企业集成化建模方法的研究 第四章制造企业集成化建模方法的研究 4 1 集成化建模体系结构研究 4 1 1 集成化建模体系结构的构建思路 在国内外企业建模理论、方法研究成果的基础上，针对以往企业集成化建模 体系结构在视图集成、设计模型和系统实施模型映射等方面存在的不足，结合当 今企业对建模方法的需求，并且参考c i m o s a 体系结构，本文提出了一套企业 集成化建模体系结构。 与以往的体系结构相比，本文提出的企业集成化体系结构在视图维、生命周 期维上有以下改进： ( 1 ) 视图维：以过程模型视图为核心的建模思想更加符台当今企业以业务 过程为核心的管理思想，也更加能够满足企业适应网状组织结构和供应链管理的 需求。集成化建模体系结构以过程视图为主，功能视图、信息视图、资源视图、 组织视图为辅。 ( 2 ) 生命周期维：本文提出的企业集成化建模体系结构是从企业需求分析、 系统设计、系统实施到运行维护四阶段的建模方法。通过引入运行维护阶段，将 企业建模工作从原来主要在理论和方法上的指导作用延伸为设计模型到实施模 型的映射过程。针对现有的企业建模体系结构的生命周期维阶段界限划分比较模 糊，各个阶段建立的模型交叉重复，不能很好的实现从领域工程向软件工程的过 渡的问题u ”，本文提出可行的企业集成化建模体系结构的需求分析阶段、系统 设计阶段、系统实施阶段、运行维护阶段任务划分清楚，首先将企业的过程模型、 功能模型、信息模型、资源模型和组织模型的建立放在需求分析阶段完成，系统 设计阶段主要完成系统的架构和类的设计，系统实施阶段主要是完成代码和组件 的设计。 4 1 2 集成化建模体系结构 企业集成化建模体系结构是由生命周期维、视图模型维和通用性层次维组成 的三维立体结构，该体系结构的各个侧面描述了企业建模所涉及的不同阶段、不 同视图和不同建模构件的通用性。集成化企业模型的结构如下图所示： 第四章制造企业集成化建模方法的研究 生命周期维 功能 、连提谎图 瓣柬分螨 系统诲计 浆溉寓濑 暴统缝护 模型构件层参考模型层成j 1 j 模型层 通用性层次维 圈4 - 1 企业集成化建模体系结构 f i g 4 - 1e n t e r p r i s ei n l e g r a t e dm o d e l i n gf r a m e w o r k ( 1 ) 视图模型维 企业集成化建模体系结构以过程视图为核心，功能视图、信息视图、组织视 图、资源视图为辅助模型。功能视图是目标，是业务建模的驱动力；过程视图是 核心，描述了实现各个功能视图中功能目标的控制结构；组织视图提供了参与过 程的业务角色的系统管理；资源视图描述了参与工作流程的资源结构；信息视图 描述了工作流涉及的信息对象的结构，是整个企业数据库模式的基础。 ( 2 ) 生命周期维 企业集成化建模体系结构覆盖了系统开发过程的需求分析、系统设计、系统 实施和运行维护四阶段，各阶段要完成的工作情况如下： 需求分析阶段：在业务调查、现状分析的基础上建立需求分析模型，该 模型主要包括建立功能视图模型、过