企业建模理论与方法

企业建模与理论方法

1 现有的企业建模框架

企业建模[1]通常是指使用适当的表达方式从一个或多个角度（如数据、功能、组织或过程等方面）对一个企业的体系结构进行描述，以产生一系列能代表该企业实际状况的企业模型。由于企业是一个非常复杂的社会、经济、人工系统，并具有很强的动态变化性，一般不可能用一个模型描述清楚。因此，企业模型通常由一组模型组成，每个子模型完成企业某一个局部特征的描述，子模型间存在一定的约束和连接关系；另外，企业模型通常表现为多视图特征，即采用多个视图从不同的侧面描述企业，每个视图从一个侧面描述企业的一部分特征，不同的视图之间相互补充，共同完成对企业的描述任务。简单说来，企业建模的目的有：对企业进行更好的理解和提供公共一致的表示形式、重用企业中现有的知识和技能、分析企业的某些特性以持续地改进企业性能、管理企业系统的复杂性、提高企业信息系统的模型驱动设计水平等。

迄今为止，企业建模体系的概念和必要性已广为接受，企业建模框架也出现了诸如Zachman框架[2]、计算机集成制造开放系统体系结构（CIMOSA）[3]、普渡企业参考体系及方法学（PERA）[4]、通用企业参考体系结构与方法学（GERAM）、集成信息系统的体系结构（ARIS）[5]、动态企业建模方法（DEM）等不少有代表性的成果。

（1）Zachman框架

Zachman框架是由John Zachman在1987年提出以来，Zachman框架（见表1）是一个由行和列组成的二维结构，行基于模型使用/描述者的视角对企业进行描述，最顶层的行表示企业的最一般的描述，层次越低的行对企业的描述越具体；列基于人们理解问题时经常涉及的问题的角度定义了各视角的抽象域。Zachman框架具有容易理解、描述全面、独立于各种工具与方法学等优点而得到了广泛的认可，很多建模框架都被认为是Zachman框架的派生[2]。

（2）CIMOSA

CIMOSA是由ESPRIT-AMICE组织开发的一个CIM开放体系结构，其目的是提供一个面向CIM系统生命周期的、开放的CIM参考体系结构，从多个层次和多个角度反映了CIM企业的建模、设计、实施、运行和维护等各个阶段，提供了CIM 系统描述、实施方法和支持工具，并形成了一整套形式化体系。CIMOSA模型框架由三个维组成：①通用层次维，表明企业模型从一般到特殊的逐步演化过程；②生命周期维，表明企业建模过程是一个从需求分析、设计说明到实施描述的逐

步推导的过程；③视图维，表明企业建模过程是一个从功能收集开始的，以迭代的方式逐步生成各个视图的过程。与其它CIM体系结构相比，CIMOSA具有全面性、开放性、标准化和形式化等优点。目前许多建模方法都是基于CIMOSA衍生出来的，或在很大程度上借鉴了CIMOSA的思想。

（3）PERA

PERA（见图2）是由美国Purdue大学应用工业控制实验室于1990年12月开始开发的，它试图为基于CIM的企业提供一套企业建模的框架及方法学。它支持企业设计的全生命周期建模，并在各个阶段中提供对人员及组织因素的处理方法，提供了各阶段的信息模型，给出了对各类接口进行分析的方法指导。但是，到目前为止，PERA描述复杂系统的能力有待进一步研究，另外，还没有标准软件能够支持PERA结构的建模和分析[2]。

（4）GERAM

GERAM[6]是IFAC/IFIP企业集成框架任务组在对现有企业集成框架（CIMOSA、GRAI/GIM、PERA）进行评价的基础上开发的通用化的企业参考框架与方法学。它提供了一组用于企业工程及信息集成的通用概念，定义了可用于特定建模工具及方法必须满足的一组标准。GERAM包括一组紧密联系的组件，见图3，包括：通用企业参考框架组件（GERA）、企业工程方法学组件（EEMs）、企业建模语言组件（EMLs）、通用企业建模概念组件（GEMCs）、企业参考模型组件（PEMs）、企业工程工具组件（EETs）、特定企业模型组件（EMs）、企业模块组件（EMOs）、特定企业运行系统组件（EOSs）。GERA建模框架见图4。

（5）ARIS

ARIS是德国Scheer教授提出的一种面向过程的、集成化的信息系统模型框架。ARIS结构是从过程链模型抽取、发展而来的。在ARIS概念中，“过程”是由起始事件和终止事件定义的。过程的对象可以是物质的转变过程，也可以是信息的转变过程。在ARIS结构（见图5）中，控制视图是ARIS区别于其它建模框架的重要特征，被用来记录和维护数据

视图、组织视图和功能视图之间的关系，而组织、数据、功能视图的发展过程是相对独立的；面向系统的生命周期，ARIS 定义了需求定义、设计说明和实施描述三个建模层次。为减少结构的复杂性以及冗余，ARIS还对过程链模型做了简化，更加关注信息的转变，舍弃与信息过程无关的因素，利用分阶段的或者程序化的模型来减少描述视图相互之间的关系。例如：真实的物质转变过程、物质转变过程中人的行为、所需的物料及设备，都以“环境条件”的形式出现在信息描述中，从而，从信息过程的角度看，生产过程不再是物料、人力和生产设备的使用，而是生产过程中数据的交换，这个信息过程的操作还涉及：过程计划、能力规划、生产进度控制等。另外，ARIS有一套标准的、可相互集成的软件工具集支持ARIS建模及仿真分析，并可与SAP R/3等ERP商业套件集成在一起，提供BPR、ERP系统实施、企业流程监控及持续改进等一体化的解决方案。从而，ARIS成为目前世界上极具影响力的建模框架。

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2 对现有企业建模框架的评价

现有的企业模型框架通常采用多个视图、从生命周期的多个阶段、从通用到具体的多个抽象层次等多个维度对企业进行建模。本文认为，视图、生命周期、通用性这三个维度反映了企业最主要的特征，多视图支持从不同角度描述同一个企业对象，支持不同建模人员的任务协同；通用性层次反映了由抽象到具体的过程，便于重用现有的建模成果；生命周期维反映了模型的构造过程。不同的企业模型框架在对各维度的展开程度、建模方法学、建模工具支持等方面存在差异，进而表现为各模型的表达能力、可操作性、模型的开放性及模型实际应用情况的差异。在文献[1]的基础上，本文给出对以上所讨论的各企业框架的比较结果，如表2所示。