企业网络计算的参考框架与关键技术及其支持环境的研究

企业网络计算的参考框架与关键技术及其支持环境的研究沈备军beijun.shen@2002年1月信息化带动工业化面临加入WTO的挑战，国家在十五规划中提出了“以信息化带动工业化，发挥后发优势，实现社会生产力的跨越发展”的发展战略，而信息化的核心和基础是企业信息化。研究背景管理理论、质量模型和信息技术的发展研究背景质量模型管理理论信息技术全面质量管理TQM价值流管理战略决策理论企业过程再造BPR虚拟组织

。。。ISO9000CMMSPICESixSigma

。。。Internet/Intranet构件面向对象技术XMLJavaDatawarehouse。。。企业网络计算

研究背景研究目标将前沿信息技术、成熟的质量模型与最新经营理念进行有机和全面的综合，研究企业网络计算的参考框架、方法、工具和关键使能技术，支持对企业经营过程进行整体、协同、围绕经营战略目标的优化和重组，用现代信息手段改造传统管理，创造新的管理体系，发展电子商务，提高企业的“核心竞争力”，推动企业的信息化。研究背景研究出发点有机结合前沿信息技术、成熟的质量模型与最新经营理念

软件企业作为一般企业的一个特例，其共性部分可以采用统一的计算框架，其方法可互相借鉴

研究背景关键问题研究背景参考框架关键技术支持环境ENC参考框架

企业网络计算参考框架ENC－RF就是一组以过程为中心的、代表整个企业网络计算各个方面的多视图多层次的框架的集合

以过程为中心的ENC业务过程：为完成企业某一目标或任务而进行的一系列逻辑相关的跨越时间和空间的活动的集合面向过程的企业管理模式成为主流

(businessprocessorientation,BPO)业务过程重组、全面质量管理、ISO9000、CMM和SPICE、价值链、供应链、过程中心组织

企业网络计算的核心----业务过程ENC参考框架

ENC内容和支撑技术框架

ENC参考框架

NetworkInfrastructure网络基础设施层IntranetExtranet/VPNLAN/WAN

InternetBPEDWDBCTIDOTCRMECKMSCMSecurityITInfrastructure信息技术层

Content

内容层P2PMiddlewareWEBC/SToolsWorkFlowQMEP…ENC模型框架

EnterpriseModel=ProcessModel=（FunctionModel,ResourceModel,CooperationModel,ProductModel)功能模型、信息模型、资源模型、组织模型

ENC参考框架

企业建模方法

ENC参考框架

ENC集成框架ENC参考框架

物理集成PhysicalIntegration数据集成DataIntegration应用集成ApplicationIntegration过程集成ProcessIntegration企业集成ENC方法框架ENC参考框架

1.确定企业经营目标和需求4．现有过程建模7．体系结构设计2.识别企业的核心业务过程9．评审和测试10．实施和集成11．度量和评估通过不通过5．业务过程优化8．过程自动化3.制定企业信息化计划业务规划过程建模和分析过程自动化过程实施集成和度量12．下一循环6．新系统需求确定经营目标模型框架内容和技术框架集成框架企业信息化方法EIM企业信息化建设参考改进模型EI-CMM

ENC参考框架

相关工作SanFrancisco

OMA

Zachman框架

CIM-OSA

ARIS

GIMPERA

GERAMSLAENC参考框架

ENC-FR特点以业务过程重构、虚拟组织，全面质量管理、价值流管理和战略决策等现代管理理论和质量模型为指导，以网络信息技术的最新发展为支撑综合了现代企业客户关系管理、知识管理、质量保证等新的应用内容以业务过程为中心，全面涉及了企业网络计算的四个重要维度——内容和支撑技术、方法、模型和集成不仅适用于制造业，而且适合于软件业、服务业、金融业等各行各业的企业经营管理，其共性部分被概括成统一的计算框架。在这框架下，不同行业的一些方法可互相借鉴。

ENC参考框架

业务过程定义P=(O,As,C1,C2,IO,Rs,Ms)过程={过程目标，活动，前置条件，后置条件，产品，资源，度量指标}业务过程技术

业务过程的元过程过程建模（ProcessModeling）过程规划、设计、定义、实例化、复用和演化等活动过程分析与优化（ProcessAnalysisandOptimization）静态分析、动态模拟过程运作

（ProcessEnactment）过程执行、监控和跟踪度量

（Measurement）产品度量、资源度量、过程度量、客户关系度量；FCM、GQM度量模型过程改进和评估

（ProcessImprovementandAssessment）

三大过程评估标准：CMM、ISO9001、SPICE业务过程技术

业务过程技术的发展现状

软件领域的业务过程1956年开始提出了各种软件开发模型80年代后期，研究重点：软件过程是否应被认为是一种程序90年代早期，研究重点：软件过程建模语言目前的研究重点：过程信息交换、过程演化问题、过程工程环境、过程评估和改进传统领域的业务过程现代工业大机器生产的主要特点之一就是生产过程标准化、规范化和自动化。BPR和BPI传统业务过程和软件过程的结合1994年第三届国际软件过程会议得出：“软件过程也是企业过程”将软件过程技术推广至一般企业的若干实践业务过程技术

业务过程技术的应用现状业务过程技术

现有的过程实施经验大多数是对小规模的、独立的业务过程实验所得到，没有将过程技术和工程原则大规模应用于实践大多数企业在管理和产品开发时，仍然采用传统的方法现有的过程支持工具和环境大多停留在原型阶段，工业界至今缺少成熟的工具产品，学术研究和工业实践存在着较大的差距由于过程技术的复杂性，它所需要的时间和投资是很大的，只有较大的企业才能将过程技术应用于实践。现有的实用中的过程技术较难适应小企业和小项目的需要。这些大量的小型企业期望通过过程技术，提高它们的产品质量和生产率，帮助它们改进现有的业务过程业务过程的关键问题

过程建模语言过程运作中的过程演化基于度量的过程管理PEE体系结构PEE合作控制机制结合和借鉴传统工业和软件企业的业务过程，研究业务过程关键问题，研究一套有效的、实用的过程方法和支持工具，帮助企业快速低成本地采用以过程为中心的计算框架业务过程技术

过程建模语言的需求

支持过程工程师从功能模型、产品模型、资源模型、合作模型四个侧面进行刻画

支持六个基本过程元素：活动、产品、角色、人、工具和演化；和六个辅助过程元素：项目/组织、产品库和工具库、用户视图、合作协议、事务机制和质量/性能指标支持元过程中每个阶段对模型的特定要求：形式化、可视化、抽象性、可执行、可分析、可理解性、多视图和演化支持

XVPML语言XVPML简介eXtendedVPML增加了对过程实施状态和度量的刻画，支持整个元过程支持多个过程视图引入过程构件和范式的概念，支持过程复用

引入过程演化机制，支持过程动态改进以XML作为语言的载体，利于数据集成和交换XVPML语言XVPML原语XVPML语言分类原语对象原语活动、产品、资源、角色、里程碑、时钟、标注、视图连接原语数据流连接、时序连接、关联连接、引用连接、时钟连接连接符原语逻辑连接符、层次连接符、管道连接符过程实施原语活动副本、产品副本和资源分配副本度量原语度量、产品度量、过程度量、顾客关系度量、度量结果概念模型

XVPML语言过程模型示例XVPML语言过程模型的分析优化分析内容建模的过程是否合理？是否是期望的过程？过程是否被正确建模？

分析方法静态分析基于XVPML过程模型的语法和语义基于业务过程改进（BPI/BPR）的管理思想动态模拟XVPML语言九种静态分析优化方法正确性检查必要性分析与过程简化性能分析和瓶颈发现资源和成本分析图论分析变异分析过程的协同和跟踪缺陷和不完全性分析

价值（流）分析

XVPML语言基于构件和范式的过程复用

基于构件的过程复用过程编程阶段的复用过程构件、产品构件、资源构件和合作构件基于3C构件模型，删除了上下文实例描述

基于范式的过程复用过程设计阶段的复用过程范式和组织范式统一采用XVPML刻画XVPML语言3C过程构件模型

XVPML语言Concept一般信息过程ID过程的唯一标识过程度量和目的提供过程度量和目的的概要描述标准过程所遵循的标准，如CMM和ISO9000版本号配置管理的版本号顾客描述顾客识别从过程中直接获利或接受过程输出产品的内部和外部群组顾客需求列出每个需求接口描述前置条件和输入产品识别过程执行的前置条件，包括其它过程的时序约束以及输入产品后置条件和输出产品识别过程执行的后置条件，包括其它过程的时序约束以及输出产品Content过程描述功能描述过程内部必须实现的功能关系过程内各实体间的关系Context上下文类属描述周期整个过程的总执行时间问题复杂度描述复杂度约束，如软件的规模通信基础设施描述小组内部通信机制的需求成本和盈利描述过程的成本和盈利风险列出所有管理和技术风险优先级描述过程的优先级资源数目描述支持过程实施的资源及其数目，包括人员、工具、场地等概率描述多种可能的输出产品的各自概率上下文实例描述起始时间描述过程的起始时间结束时间描述过程的结束时间负责人描述过程的负责人小组成员描述参加的所有人员原型过程范式

XVPML语言ID：00000001名称：原型（Prototype）分类：过程范式目的：需求的早期获取和验证十分困难别名：无解决方案：建立原型，供客户和开发者等多方共同理解、分析和确认需求。当需求获取后，原型可以被抛弃，也可以不断改进，演化成最终系统。应用：在以下情况下采用原型法是十分有效的：-

需求不断变化-书面需求具有二义性-

设计和实现人员必须直接理解需求-顾客无法提出详细的需求后果：可以获取更精确更详细的需求。实现：建议采用工具建立快速原型已知的应用：几乎所有成功的企业都采用原型方法实施需求工程相关范式：本范式是对EngageCustomers和ScenariosDefineProblem范式的补充，是DeveloperControlsProcess和EngageQA范式的基础。过程演化机制

演化是过程的固有特性

演化策略：静态、动态演化方法：基于元过程建模的复杂性和过程变化的不可预测性，因而采用反射语言机制，过程模型作为元数据可以在实施中修改演化分类元素的属性修改过程拓扑结构的变更

XVPML语言相关工作形式化规范语言，如MELMAC、SPADE/SLANG,、ProcessWeaver、OPSIS、CSPL设计语言，如IDEF0、E3、SOCCA、EPM编程语言如APPL/A，Merlin/ESCAPE数据库语言，如ADELE、ALF和PEACE项目管理CADES、ISTAR和ProcessWeaver工作流XVPML语言XVPML特点借鉴了项目管理、工作流和SADT结构化分析和设计语言技术以图形与文本相结合的方式从过程的功能、合作、产品和资源四个侧面描述了全部的过程元素，具有高度的完整性、可视性和形式化程度不仅是过程建模的基础，而且同时包含了过程实施和度量原语，支持从建模、分析、实施、演化到度量的整个元过程以XML作为存贮媒体，与PSL1.0可转换，具有较好的可交换性XVPML语言分布式过程工程环境E-ProcessE-Process环境

E-Process功能模型E-Process以XVPML为基础，完整地支持整个业务过程的元过程E-Process环境

E-Process系统结构E-Process环境

E-Process八个工具可视化建模和分析工具(ProcessModelingTool,PMT)

过程实施工具(ProcessEnactmentTool,PET)

过程监控工具(ProcessMoNitoringtool,PMN)

过程度量工具(ProcessMeaSurementtool,PMS)

构件和范式管理工具(ComponentandPatternmanagementTool,CPT)

问题跟踪工具(IssueTrackingTool,ITT)

资源管理工具(ResourceManagementTool,RMT)

权限管理中心(AccessControlCenter,ACC)

E-Process环境

过程建模工具E-Process环境

过程实施工具E-Process环境

过程度量工具E-Process环境

分布式体系结构

分布性、自主性、信息共享可靠性、并发性、一致性

E-Process环境

多层客户/服务器架构E-Process环境

基于规则的业务过程事务模型

问题业务过程是一项需要多个小组成员共同合作完成的、长时间的、复杂的工作。如何在提高合作效率的同时，保证其执行的正确性和一致性？

方案提出基于规则的业务过程事务模型E-Process/TM，作为E-Process环境中分布式过程实施的合作控制机制

E-Process环境

业务过程事务的需求交互性、动态性和长期性反复性

合作性

开放性

E-Process环境

相关的高级事务模型嵌套事务和多级事务

补偿事务

拆分事务

合作事务

参与事务

Check-Out/Check-In模型

事务工作流

无法全部满足业务过程事务的需求

E-Process环境

E-Process/TM基本思想和特点采用动态的分层事务结构允许业务过程迭代进行扩展经典事务的操作支持事务的中间数据提前曝光用户可选择合适的补偿策略集成版本管理自定义正确性规则能较好的满足业务过程事务的需求E-Process环境

业务过程事务的七种原子操作

E-Process环境

序号操作表示符语义(1)

只读（ReadOnly）ro将产品从公共工作区中复制一份存入私有工作区，不回写（Check-Out）(2)

读(ReadforWriting)rw将产品从公共工作区中复制一份存入私有工作区，将回写（Check-Out）(3)

参阅(ReadforReference)rr将产品从公共工作区中复制一份存入私有工作区，仅作参考（Check-Out）(4)

写（Write）w将新建的或修改后产品从私有工作区中复制一份作为新版本存入共有工作区（Check-In）(5)

评审与验证(Prove)p将产品从公共工作区中复制一份存入私有工作区，技术评审后修改公共工作区中该版本的评审属性(6)

提交(Commit)c事务成功完成，所有写入公共工作区的产品正式提交(7)

中止(Abort)a事务中止,通过补偿事务取消事务影响业务过程事务的形式化定义T=o1o2…on

或

{t1,t2,…,tn}

若业务过程事务是一个有限个对产品的操作组成的偏序集o1o2…on，偏序关系为

,则：I.

oi

{roi(x),wi(x),pi(x),rwi(x),rri(x)|xareproducts}{ai,ci};II.

ai

Tiiffcj

Ti

;III.

ift=ciort=ai,then(p

Ti)p

t,andIV.

ifri(x),wi(x)

Ti,thenri(x)<wi(x)orwi(x)<ri(x).业务过程事务也可以是一个由有限的子过程事务组成的集合，这些子事务可以并发运行，同时受到子事务间控制流和数据流的约束。E-Process环境

业务过程事务正确性规则

【规则1】允许事务Ti在末提交前将中间产品向事务Tj曝光，即允许wj(x)<ri(x)<cj

or

wj(x)<ri(x)<aj,

这里，r{rr,ro,rw}.【规则2】如果一个数据项被某事务Tj写过，则其它事务在事务Tj结束之前不能写该数据项。即Ifwi(x)<wj(x),thenwi(x)<ci

<

wj(x)or

wi(x)<ai

<

wj(x).【规则3】如果事务Ti从事务Tj中读出过数据，则事务Ti不能在Tj提交之前提交。即

Ifwj(x)<ri(x),cj

Tj

andciTi,thencj

<ci,

这里，r{ro,rw}【规则4】如果事务Ti在事务Tj提交前从中读出过数据，且事务Tj又重写数据，则Ti必须重读数据。即

Ifwj(x)<ri(x)<wj’(x),cj

Tj

andciTi,thenwj(x)<ri(x)<wj’(x)<ri’(x),

这里，r{ro,rw}.

E-Process环境

业务过程事务正确性规则(续)【规则5】如果事务Ti参阅过的数据被事务Tj修改，则仅需通知Ti操作者。即Ifwj(x)<rri(x)<wj’(x),cj

Tj

andciTi,thenwj(x)<rri(x)<wj’(x)<rri(x).As.Notify.【规则6】如果事务T被中止，则须执行补偿事务撤消已产生的影响，恢复T启动前的初始状态。即IfaT,thena<T-,

这里，T-为T的补偿事务。【规则7】产品创建或变更后都必须通过评审。即wi(x),ifciTithenTj,(wi(x)<pj(x)<ciandpj(x)=True).【规则8】如果业务过程事务T是业务过程P的实例，则T的执行必须和P相一致，即T只能读P的输入产品Is,写P的输出产品Os.IfTisaninstanceofP,then(w(x),xOs)and(r(x),xIs),

这里，r{ro,rw,rr}.E-Process环境

E-Process特点总结基于统一的可视化过程语言XVPML，对整个过程生命周期中的各阶段提供了有效的支持基于Web的、灵活的联邦体系结构

采用柔性的合作过程事务模型提供统一的、友好的、多视图的用户界面

多层次的开放性技术和策略

基于库的体系结构基于XML的过程语言

基于UML的系统建模J2EE编程模型自由软件

E-Process环境

软件企业网络计算的研究出发点软件企业作为一般企业的一个特例，其共性部分可以采用统一的计算框架充分利用软件企业的信息技术优势，促进自身的信息化建设，突出软件企业网络计算的特殊性将传统工业的一些好的方法和理论引入到软件企业中，