基于cims和bpr的企业建模

基于cims和bpr的企业建模

0企业模型创建技术问题基于企业相关知识（包括之前建立的模型、参考模型和领域模型），模型表面语言被用来建立一个特定的公司流程（例如过程模型、数据模型、资源模型和新问题）。为企业获取、客观、形式、骨架和重复使用知识提供了适当的机制。自20世纪90年代以来,人们创立了许多有效的企业建模方法,并开发了相应的建模软件工具,但是,这些方法和工具的侧重于支持系统分析设计人员的工作,对其他企业人员如何有效地应用模型进行信息共享和交互没有给予足够的重视;另一方面,企业建模具有一定的重复性,不同项目中建立的模型可能具有很大的相似性,由此提出了对模型可重用性的需求。对于第一个问题,随着Web技术的发展,现在的建模软件纷纷提供了Web发布功能,使用该工具生成的模型在互联网上以网页的形式进行分发,从而满足了企业模型信息可在异地人群中进行共享和交互的需求;对于第二个问题,则涉及到对企业模型知识的归纳总结,需要引入相应的知识提炼和分类机制,建立有效的企业模型知识管理系统,这是一个很有意义的课题,但尚未得到很好解决。本文以企业模型知识管理方面的开发工作为背景,尝试在CIM系统体系结构指导下将实用的知识管理技术与企业建模工程实践进行有机地结合,并对比传统企业建模过程,提出在我们开发的企业模型知识管理工具支持下的企业建模实施框架,从而从实践角度给出了针对上述第二个问题的有效解决方案。1模型资源库的构建企业建模本身就是对企业知识的形式化描述,这一过程时刻需要系统分析设计人员和企业用户的协同参与,对于该过程的计算机化支持就形成了企业建模的知识管理。在文献中,Balasubramanian等人提出了一个描述企业知识管理关键要素的框架,称为知识工厂(knowledgemill)。该框架定义了企业知识管理应用所包含的六个过程:知识获取、转化、分类、维护、发现和分发。这六个过程的发生没有严格的先后顺序,从企业建模的角度讲,其中知识的获取和转化就是建立企业模型的过程,而知识的分类、维护、发现和分发则是模型管理的过程。在工程实践中,针对工业企业经营过程建模与模型管理的需求,我们为航空CIMS工程项目开发了基于Web的企业过程参考模型库管理系统,用于管理项目中建立的各种过程模型,获得了较好的应用效果。但是,该原型系统的功能主要限于管理项目中已建立的过程模型(对应知识的维护和分发),对于挖掘模型的重用性和参考性(对应知识的分类和发现),虽然在理论上进行了探讨,但未能转化为系统中的实用功能。为此,在随后的工作中,对该原型系统的功能进行了扩展,将项目模型库和可重用参考模型库加以区分,对于参考模型库按照CIM-OSA的通用性维,划分为通用、部分通用和专用三层结构,并通过为领域专家提供相应的群体决策分析功能,建立了从项目模型库到参考模型库的知识提炼机制。基于上述思想构建的企业模型知识库结构,如图1所示。从图中可以看出,该库结构由以下三部分构成:①项目模型库,用于存储企业工程项目中建立的模型;②参考模型库,用于存储可重用的参考模型;③建模方法及工具库,为企业建模者提供从参考体系结构、建模方法到建模工具的选用参考。其中参考模型库是建模知识管理的重点,自底向上分三层:专用参考模型层,存储从项目模型库提炼出的企业参考模型;部分通用参考模型层,存储行业参考模型;通用参考模型层,存储跨行业的通用参考模型。该模型知识库的应用过程可以简单表述如下:系统分析设计人员为了实施新的企业工程项目,从建模方法和工具库中选择合适的建模方法和工具,从参考模型库中检索到合适的参考模型,结合对企业实际情况的调研,建立特定工程项目的企业模型,并将其存入项目模型库中。为项目建立的模型不一定都具有参考性,并且模型的组织不容易做到合理清晰,这就需要对其进行分析提炼,使部分有参考价值的项目模型以合理清晰的组织结构导入参考模型库中,成为专用参考模型,该模型提炼机制成为企业模型知识管理中的一个核心问题;另一方面,三层参考模型之间存在着密切的类属关系,该关系网络建立的合理性直接影响到建模者对参考模型检索利用的效率,如何建立不同层次参考模型之间的类属关系,并提供高效的模型检索机制,则成为企业模型知识管理中的又一个核心问题。解决上述两个核心问题是通过深入开发基于Web的企业模型知识库系统实现的。图2给出了该系统的一个全貌,下面结合实例重点说明该系统对两个核心知识管理功能的实现方法。2基于项目实践的反思在文献中,我们给出了对于已建立过程模型的决策支持策略,主要是通过应用模糊聚类和层次分析方法,引导领域专家对项目中已建立的过程模型进行分析评价,从而在模型库中得到一个针对特定建模对象的合理的模型组织结构。这一思想正体现了从杂乱的项目模型库到合理有序的参考模型库的知识提炼过程。我们以航空CIMS工程为例,论述该思想在企业模型知识库系统中的具体实现。2.1项目模型库的组织结构在项目模型库中,建立了航空CIMS项目目录,将该项目中建立的所有模型存入库中进行管理,其重点在于模型信息的收集,由于系统分析设计人员在领域知识方面相对匮乏和项目实施时间上的限制,项目模型库中的模型组织只考虑是否收集了足够的模型信息,而没有充分考虑模型间的关系,其相应的分类组织结构如图3所示。2.2项目应用的功能模块支持在建模工作完成后,为了提取项目模型中的可重用信息,需要对项目模型进行知识提炼,以便成为今后项目建模有参考价值的知识。这一过程是通过领域专家的参与实现的。具体描述如下:(1)创建针对项目模型知识提炼的决策支持项目建模分析人员从项目模型库中抽取有参考价值的项目模型,在企业模型知识库系统的高级知识管理功能模块支持下,创建相应的群体决策支持项目,如图4所示。该过程由三部分构成:决策支持项目定义、模型域定义和参与分析评价的专家域定义。其中选择的项目模型全部导入一个专用模型池中,作为参考模型库的候选模型。(2)领域专家输入对项目模型的分析评价数据主要包括为进行模型的聚类分析而输入的模糊相似关系矩阵,为进行核心过程的评判定义的重要性评价指标体系,以及根据该评价指标体系输入的层次分析两两比较矩阵。具体数据见文献。(3)计算机运算并自动生成综合结果报告系统对领域专家输入的原始分析评价数据,按照相应的模糊聚类算法和层次分析算法进行自动计算,生成最终分析评价综合结果报告(其中考虑了领域专家的专家度权重)。由于计算过程比较繁杂,这里,仅给出最终的分析评价结果,如图5所示,详细计算过程见文献。在模糊聚类分析中,我们一般选用阈值0.5作为分类参数,图6是按照该分类参数得到的模型分类结果。2.3采用项目模型导入参考模型库,将模型有机嵌入参考模型库中的项目模型,将模型思想导入到参考模型库中的模型评价结果。对于对于有图5所示是对项目模型的综合评价结果,它为重新组织特定企业模型的分类结构提供了依据,这时就可以将专用模型池中的项目模型导入参考模型库中,专用参考模型库中的模型组织是按照综合评价结果设计的,既体现了过程之间的聚类关系,也体现了核心过程评判的结果,如图6所示。3企业参考模型的分类检索从专用模型池中导入的参考模型属于专用层次,当专用参考模型库中积累了相当数量的特定企业模型之后,就可以对专用参考模型进行进一步的知识提炼,建立部分通用的行业参考模型。跨行业的通用参考模型的获取有两个途径:①引入国际上权威机构建立的被广泛接受的参考模型,如供应链委员会(supply-chaincouncil)建立的供应链参考模型(SupplyChainOperationsReferenceModel,SCOR);②自行对已经建立的部分参考模型进行进一步的知识提炼。从通用层到专用层,参考模型之间(跨行业-行业-企业)存在着一定的类属关系,随着企业模型库中存储模型数量的增加,系统复杂性显著增加,分类的不确定性也就越强,这给参考模型的检索利用带来了困难。为了解决这个问题,我们引入模糊数据挖掘算法,来构建企业参考模型库三层参考模型之间的分类检索体系。本节以笔者直接参与的欧盟项目SMARTISAN为例,论述该算法在企业模型知识库系统中的具体实现及其应用意义。在该项目中,笔者对欧洲的五个中小型企业进行了建模分析,包括AS-IS和TO-BE模型,目的是在这五个企业中有效地开展电子商务。这五个企业分属不同行业,按照其自身特点形成了不同的供应链运作模式。在工程实践中,我们应用基于Web的企业模型知识库系统,对这五个企业的建模活动进行了项目管理,并通过项目模型的知识提炼机制,对项目中建立的模型进行分析评价,从而将其转化为专用参考模型存入专用参考模型库中。现在的问题是,如何将这些专用参考模型与通用/部分通用参考模型进行关联,最终构成科学的参考模型分类检索体系。3.1基于ps的模型分析首先定义三个基本集合信息,包括描述建模对象本质特征的特征集C={c1,c2,…,cm}、作为分析样本的企业建模对象集M={m1,m2,…,mn}和代表通用层跨行业参考模型类的模式集P={p1,p2,…,ps},三者的对应关系如图7所示。在SMARTISAN项目中,作为样本的企业建模对象集M,即为参与项目的五个企业;特征集按照供应链的推/拉理论进行定义:C={供应商推/拉,制造商推/拉,批发商推/拉,零售商推/拉,顾客推/拉};模式集按照SCOR参考模型所定义的三种模式进行划分:P={Make-To-Stock,Make-To-Order,Engineer-To-Order}。通常情况下,由于供应商总是推,顾客总是拉,所以不失一般性,C可约简为:C={制造商推/拉,批发商推/拉,零售商推/拉},同样构成完备的特征集。3.2模糊主义建模对象在上述定义的三个基本集合上建立三个映射矩阵:建模对象-特征矩阵U、建模对象-模式矩阵T和模式-特征矩阵Mode。其中U是模糊关系矩阵,矩阵中的元素代表建模对象在特征集上取相应特征的隶属度值,该值由隶属函数确定,在SMARTISAN项目中定义的隶属函数为:μC(ci)={0-0.5推0.5不推不拉或该环节不存在0.5-1拉(1)μC(ci)=⎧⎩⎨⎪⎪0−0.50.50.5−1推不推不拉或该环节不存在拉(1)T也是模糊关系矩阵,其中的元素代表建模对象隶属于模式集中某一模式的程度。U和T的建立同样需要领域专家的参与,式(2)给出了在SMARTISAN项目中由领域专家给定的U和T。U=[10.50.500.8100.51111000]Τ=[001010010001100](2)U=⎡⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎢100100.50.80.5100.51110⎤⎦⎥⎥⎥⎥⎥⎥T=⎡⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎢000010110010010⎤⎦⎥⎥⎥⎥⎥⎥(2)模式-特征矩阵Mode由U和T做矩阵运算得到,矩阵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,对应于式(2)的运算结果为:C¯Μode=Ρ¯[00000.65110.750.75](3)C¯¯¯Mode=P¯¯¯⎡⎣⎢00100.650.75010.75⎤⎦⎥(3)3.3模式和模型的检索当新的企业建模项目启动时(对象可以是企业整体,也可以是企业运行中的某一个环节),首先定义问题域。为了从企业模型库中检索类似的参考模型,需要将问题域定义映射为一系列特征值,即填写特征值表,建立新的建模对象的特征值向量u=[u1,u2,…,um]。接下来的问题就是:如何根据这张特征值表判断新的建模对象属于模式集中的何种模式,这一过程是通过计算建模对象与模式集中各模式的贴近度(u,Mode)来实现的。计算贴近度的方法很多,典型的有内外积函数法和汉明距离法等;根据择近原则,选择max{(u,Mode1),(u,Mode2),…,(u,Modes)}所对应的模式i,作为新的建模对象所对应的模式,该模式下的模型类子集则为该建模对象提供相应的参考模型。图8为根据SMARTISAN项目的分析结果在企业模型知识库系统下进行参考模型检索的实例。企业模型知识库系统的高级分类检索功能设计,根据两种方式定位参考模型范围:一种是根据特征描述,适用于通用和专用参考模型检索;另一种是根据行业分类,适用于部分通用和专用参考模型检索。图中所示新的建模对象对应上述特征集定义的特征值向量为u=[00.50.5],对应行业为汽车、摩托车;检索结果显示,该建模对象最贴近的模式为Make-To-Order;综合行业定位约束总共得到18个参考模型,其中通用参考模型16个(符合模式定位),部分通用参考模型0个(符合行业定位),专用参考模型2个(同时符合模式定位和行业定位)。4建立企业模型根据企业系统开发的生命周期,传统的建模过程可以归纳如下:(1)系统分析和用户需求定义阶段①安排对企业的初访,搞清企业的问题域定义;②详细设计一套用于企业现状(AS-IS)分析的访谈问卷,对企业人员进行访谈,根据访谈结果,建立AS-IS的企业经营过程模型;③根据AS-IS模型,进一步设计一套收集用户需求的问卷,据此建立满足用户最终需求的TO-BE经营过程模型。(2)系统设计阶段①根据TO-BE经营过程模型,开展深入的调研和访谈以收集详细信息;②从多方位建立面向程序设计的模型,如ER模型,UML类图等。(3)系统实施阶段使用建立的企业模型进行系统开发。在开发过程中推行持续过程改进(CPI),并随时与企业用户交互以改进设计模型。在基于Web的企业模型知识库系统支持下,该建模过程,特别是系统分析和用户需求定义阶段可以在一定程度上进行改进,简化建模活动,并从技术上提供更强的协同交互能力。图9给出一个相应的建模实施框架,并简要说明了建模实施的几个步骤。(1)域定义的参考模型在对企业进行初访并搞清了企业问题域定义之后,建模者登录企业模型知识库系统,输入企业的问题域定义(填特征值表),利用系统提供的搜索引擎和数据挖掘机制,搜索参考模型库,从而得到具有相似问题域定义的参考模型列表,建模者还可以在列表中继续缩小搜索范围,直到获得最有用的参考模型为止;另一方面,通过查询建模方法和工具库,建模者可以进行建模方法和工具的选择。(2)建立as-is模型建模准备阶段检索到的参考模型,包含了与特定企业具有相似关系的信息。这些参考模型实际上已经涵盖了许多访谈问卷所包含的信息,可以作为访谈问卷的替代品或者补充。在建立AS-IS模型的过程中,如果建模者能够在参考模型库中找到合适的部分通用或者专用参考模型,则可以直接参考并在其基础上进行修改,以符合建模企业的实际情况;否则,只能参考相关的通用参考模型。当建模者建立AS-IS模型草稿后,将其存入项目模型库中,并赋予其相应的访问权限,以便其他建模参与者和相关的企业人员能够通过浏览器对其进行浏览和评价,并通过“模型交互留言板”发表对模型的修改意见,从而推进模型的持续改进和版本升级,直至达成最终的一致意见。(3)应用于特定企业的to-be模型TO-BE设计同样可以利用从参考模型库中检索到的相关参考模型,这时更有价值的参考模型是通用和部分通用参考模型。由于通用参考模型往往是国际上相关标准化机构根据成百上千个企业工程实践建立的,具有很强的示范作用,故可以帮助建模者为特定企业建立更符合国际业界标准的TO-BE模型。当建立TO-BE模型草稿后,同样应将其存入项目模型库中并进行授权,