（管理科学与工程专业论文）面向对象的方法与工具在企业流程建模中的应用研究.pdf

一堡燮型鲨婆壁型型塑塑塑堕堕 摘要 企业流程建模向来是企业信息系统开发中的系统分析的重要组成部分。随着 企业过程再工程、全面质量管理、持续改善等管理思想的出现和发展，企业流程 建模不再仅仅局限于由计算机自动化处理信息替代手工劳动的系统开发领域，而 具有了更广泛的应用和相对的独立性。本文从这一点出发，力图识别单纯信息系 统开发中的企业流程建模和具有管理目的的企业流程建模之间的延续性和差异 性，并据此提出企业流程建模的两个层次。这是本文的理论逻辑起点。 逝年来，面向对象的方法在系统开发中应用广泛，收效甚好，可以说，它与 第一层次的企业流程建模已经能够很好地契合。本文从研究这种契合的内在原因 入手，以发展的眼光探讨了面向对象的方法在第二层次企业流程建模应用中诸如 可能性、操作性、有效性等多层面的问题。并以目前具有代表性的统一建模语言 ( u m l ) 为中介，研究了面向对象方法应用中的标准和符号学。与此相关，本文 进一步对企业流程建模中面向对象的工具进行了更为细致的研究，在不失普范性 的自口提下，选取具体的工具r a t i o n a lr o s e 2 0 0 0 ，结合作者参与的上海卷烟厂项 目，建立了上海卷烟厂计划调度流程模型，以此作为本文所作的研究的实证。) 关键词：面向对象、企业流程建模、统一建模语言 图书分类号：f 2 7 0 7 _ 5 3 耿 石0 一 面南对象的力注与i 具在企业流程建摸中拍也甬研究 a s t u d y o nt h e a p p l i c a t i o n o f o b j e c t - o r i e n t e d a p p r o a c h a n dt o o li nb u s i n e s sp r o c e s sm o d e l i n g a b s t r a c t b u s i n e s sp r o c e s sm o d e l i n gi sa l w a y sa ni m p o r t a n tp o r t i o no ft h es y s t e ma n a l y s i ss t a g e i nb u s i n e s si n f o r m a t i o ns y s t e md e v e l o p m e n ta l o n gw i t ht h ee m e r g e n c ea n dg r o w i n go f s o m em a n a g e m e n ti d e a ss u c ha sb u s i n e s sp r o c e s s r e - e n g i n e e r i n g ，t o t a lq u a l i t y m a n a g e m e n t ，c o n t i n u o u si m p r o v e m e n t ，e t c ，b u s i n e s sp r o c e s sm o d e l i n gn ol o n g e rh a s l i m i t e du s a g ei nt h es y s t e md e v e l o p m e n ta r e a t h u s ，b u s i n e s sp r o c e s sm o d e l i n gh a sa b r o a d e ra p p l i c a t i o na n dr e l a t i v e i n d e p e n d e n c e a c c o r d i n gt ot h i ss i t u a t i o n ，t h et h e s i s s t r i v e st oi d e n t i f yt h ec o n t i n u a n c ea n dd i f f e r e n c eb e t w e e nb u s i n e s sp r o c e s sm o d e l i n g w h i c hh a sag e n e r a lm e a n i n ga sw e l la sc e r t a i nm a n a g e m e n tf u n c t i o na n dt h a ti nt h e i n f o n n a t i o ns y s t e md e v e l o p m e n t b a s e do nt h ec o n t i n u a n c ea n dd i f i e r e n c e ，t h et h e s i s r a i s e st w on o r m a lf o r m so fm o d e l i n gw h i c hm a k eu pt h el o g i c a l s t a r t i n gp o i n to f t h e w h o l ea r t i c l e t h e s ey e a r s ，o b j e c t o r i e n t e dm e t h o dp r o v e st ob e c a p a b l eo fy i e l dg o o dr e s u l t i n a p p l i c a t i o n s w ec a ns a y t h a ti ta l r e a d yc a nb es u c c e s s f u l l yu s e di nt h ef i r s tn o r m a l f o r m o fb u s i n e s sp r o c e s sm o d e l i n g w i t ha ne v o l u t i o n a r yv i s i o n ，t h et h e s i st r i e st od i s c u s st h e m u l t i p l ea s p e c t s ，s u c ha sp o s s i b i l i t y ，o p e r a t i o n ，e f f e c t i v e n e s s ，e t c ，o fa p p l i c a t i o no fo o m e t h o di nt h es e c o n dn o r m a l - f o r mo fb u s i n e s s p r o c e s sm o d e l i n g w i t hu n i f i e d m o d e l i n gl a n g u a g ea st h em e d i a ，t h et h e s i sa l s os t u d i e st h es t a n d a r da n dn o t a t i o no f o b j e c t o r i e n t e da p p r o a c h r e l a t i v e l y ，t h et h e s i sf o r m e da r e a lm o d e lw i t ha s p e c i f i cu m l t o o l ，r a t i o n a lr o s e 2 0 0 0 ，t os h o wap l a n i n gp r o c e s so fs h a n g h a it o b a c c of a c t o r y ，a n d t a k e st h i se x a m p l ea sad e m o n s t r a t i o no f t h es t u d y k e y w o r d s ：o b j e c t o r i e n t e d ；b u s i n e s sp r o c e s sm o d e l i n g ； u n i f i e dm o d e l i n g l a n g u a g e 2 m 时! i i 玺拍杰泣| 4 1 具n 企h k 瀛程建搬中a ，, f 嘲研曩 月u舀 随着企业中信息系统研究、应用的同益广泛和深入，人们已经达成兆i ：i ； ：不 论足什么样的系统，都要经历分析、设计、实现、测试和维护这么几个阶段，而 丌发的前期阶段尤其具有重要地位。为了j l i 确理解将要玎发的系统，企业流程建 模成为不可或缺的一步。一方面，信息系统越来越深入到企业各个层面，人们也 越来越要求信息系统开发各个阶段衔接自然，概念统一，提高开发效率；另一方 面，作为企业应用的信息系统，又有其自身的要求一要能够迅速响应j ) l ，j c 企业 管理所带来的种种变化一这种要求由于近年来各种管理改善的理i 仑和应用的普 及( 如企业过程再工程、全面质量管理、持续改善等) 而显得更加突出。 这两方面的要求相结合，最先就体现在企业流程建模中，因此也使得企业流 程建模具有了更为广泛和普遍的意义，脱离任何一方面的企业流程模型都将不能 适应这种发展趋势。面列企业流程建模的新要求，什么样的方法能够既支持其在 系统开发中的作用又能够体现管理变化，成为值得大家研究和关注的话题。 在各利t 方法中，面向剥象的方法进入人们的视野，首先是因为面向对象程序 设计语言在软件开发中的成功应用。当它的基本概念等发展到方法学的层面以后， 它的应用范围也在不断扩大。从支持软件编程到支持系统开发的整个生命周期， 面向对象的方法已经表现出能够与企业流程建模相契合。本文则力图从企业流程 建模的新要求出发，从方法、语言和工具三个层次对面向对象企业流程建模进行 应用研究，同时提出自己的分析和看法。全文的组织结构也按照这样( i , o n 序逐渐 深入下去。 本文的章节安排如下： 第一章对企业流程建模进行概要介绍，总结了模型的分类、建模应遵循的原 则、传统建模方法，并从信息系统与管理相结合的角度提出了企业流程建模的新 要求，引出对面向对象方法的讨论； 第二章对面向对象方法的基本概念和特性进行了简单叙述 第三章讨论企业流程建模中面向对象方法的应用，首先提出建模的两个层次 之分，并在此基础上研究面向对象方法建模的可行性、操作性，提出面向对象建 模的反复、增量式过程； 第四章以近年来蓬勃发展并已成为事实上的行业标准的统一建模语言+ u m l 为面向对象方法建模研究的延伸，从微观上介绍每一次建模的过程及其中的基本 概念，提出一些实际操作中可遵循的建议：宏观上与系统开发的整个过程相结合， 总结并提出有u m l 特色的反复增量式建漠过程；最后对能够辅助u m l 建摸的 c a s e 工具应该满足的要求进行了探讨； 鼬白i i 棠 f , j s 2 , 一，丁髓托企、阮矗程迕投r , 2 2 , 强硪宽 笫，i 章以上海卷烟，计划凋度流侄为例，选取r a t i o n a l 公司的r a t i o n a r o s e 2 0 0 0 为工具，刺实防：情况进行分析，提出建立烟厂计划调度流程模型的过羁 和要点，并建立了计划调度流程的初始u m l 模型，最后对建模过程中应用i f j l 的情况进行了小结： 第六章总结全文，并从不同层面对今后的发展方向进行了展望。 最后，列所有关心、帮助我的人表示衷心的感谢 第一章企、监漉程建模穰述 第一章企业流程建模概述 1 1 企业流程建模的概念和分类 1 1 1 概念 企业流程是利用组织资源实现特定的输出的一系列逻辑相关的活动，是跨越 时空的有序的工作活动，有开始和终了，有明确的输入和输出，是一种行为结构。 换句话说，企业流程就是谁在什么时候如何利用什么样的资源，达成何种目的的 一组相关的活动。企业流程的元素是活动，活动可以是项操作或一种变化，通 过按受输入，利用企业资源，产生输出。企业流程撇开企业中繁杂的组织结构， 反映出企业最本质的东西，因此，理解企业流程成为理解企业的一个有效、快速 的途径，建立企业流程模型也成为理解、分析企业需求的一种有效、快速的手段。 流程建模这个概念的出现是有其技术背景的，它最早与信息技术的结合表现 在企业信息系统的开发过程中。我们知道，系统开发过程分为许多任务阶段，也 就是有所谓的系统开发生命周期s d l c ( s y s t e md e v e l o p m e n tl i f ec y c l e ) 。系统开 发具有分析、设计、实现、测试和维护这么一系列的过程，而且各个阶段之间也 并没有泾渭分明的分界线，每个阶段都可能有一次或多次的反复过程。在实践中 人们也发现，生命周期的前期阶段具有极其重要的地位，系统分析的结果会直接 影响到以后各阶段工作的有效性和价值，甚至可以说决定了整个系统的成败。分 析的关键在于充分了解企业相关问题域，而企业流程建模就是将问题域进行概括 和抽象化。借用其他工程领域的思想，人们逐渐接受了在建立了问题域的模型的 基础上再分析、设计和实现系统。模型成为现实世界与信息世界( 或者 兑是计算 机世界) 之间、用户与系统开发人员之间的一座必不可少的桥梁，它是一个联系 了现实世界和信息世界却又与两者都有所区别的认知模型。 与此同时，企业流程模型也表现出了在信息系统开发过程之外的意义和作用， 特别是在与企业的管理有关的方面。这时，运用了信息技术并与信息系统紧密结 合的企业流程模型再次返回到管理者的眼中，与原始的企业模型相比，已是一个 螺旋式上升的结果。随着8 0 年代末开始的有关企业流程再工程、持续改进、全面 质量管理等等方面的研究和实践课题蓬勃兴起，企业流程模型更显示出了在企业 管理中的重要作用。企业流程建模方面的理论、方法等也与企业组织有关的概念 相互重叠，相互交织。因此，企业流程建模、信息技术信息系统、以及管理，似 乎注定是紧紧联系在一起的。我们不可能，也不应该将某一方面孤立出来，不与 其他方面有任何牵扯地进行研究。或许可以这么况：企业流程紧密运用信息技术， 是企业信息系统建设的重要步骤，并与信息系统一起，协助企业的管理，达到企 业的目标。从这个角度来看，企业流程建模因而具有了以下两方面的作用： 信息系统建设方面 第一带企监流程建援概述 使开发人员易于理解用户需求 建立开发人员与用户交流的基础，从而达成一致的理解和意见 成为系统分析、设计、实现等各阶段工作的基础 企业管理方面 明确本企业的各主要功能和业务，了解信息、实物、人员等流程和分配 模拟企业业务行为，寻找可以改善的环节和问题解决方案 将新的知识融入企业流程的改善或重组，模拟改善后的业务流程及结果 将企业目标与企业流程相结合，控制企业行为 1 1 2 企业流程建模的分类 l 、按照处理对象划分 可以分为物理流程模型( 或者说是实物流程模型) 、信息流程模型。 2 、按照模型的不同表达方式来划分 文字模型：用文字来描述模型的各个元素以及元素组合起来的流程整体。这 利，模型可以是用文章形式描述，也可以是数学模型的形式。 图表模型：用图表描述模型的各个元素的特征以及它们之间的关系，如何完 成一个完整的流程。 可执行的模型：这是指用计算机语言来描述，可以直接在计算机上实现的模 型。 其他类型：以上这三种模型之间并不是完全割裂的，在运用过程中，它们之 间可以任意组合，以求更加完善地表达一个流程，一般说来，模型的文字说明都 是必不可少的。 3 、按照过程层次划分 企业过程从管理、信息等角度来看，是具有不同层次之分的，这种划分也是 出于企业管理的需要：不同的人员负责处理的事务有层次之分，所需要的信息也 有层次之分。一种具有一定代表意义的企业层次模型是将企业划分为战略计划、 管理控制、运营控制、业务处理等四个层次，每个层次相对应的企业过程、信息 流( 包括信息的详细程度) 、物流等都是不同的。般来说，与战略计划层对应的 有战略决策流程：与管理控制层对应的是再工程过程、资源分配过程；与运营控 制层对应的是工作流；与业务处理对应的则是企业活动：对每个层次的流程而- i ， 都有一个执行评价过程。每个层次的流程所处的管理高度、处理对象、目标等也 都有所不同。相对应的，企业流程模型也因此可以分为四个层次。如图】1 所示： 第一章企业流程建援概述 鬯辈翌刿 战路计划层 一：芏一 ，二! 一。 厂i 画卜五稠管理控制层 r j _ _ 1三! ：塑1 1 运营控制层 剀11不同管理层次的过程划分 4 、从静态、动态的角度划分 可以分为企业流程的静态模型和动态模型。前者也可以称为企业流程的描述 型模型，从静态的角度描述流程中的各个元素、元素之间的关系、信息的流向等。 动态模型则是随着流程的进行，描述模型中各个元素以及整个流程发生的变化， 反映出流程各个方面的状态改变。其实，要完整地描述一个企业流程，其模型应 该是动、静结合的，采用的建模方法也应该能够描述流程的动态、静态两个方面。 1 2 建模的原则 根据对建模的效率、可理解性、抽象性等方面的一般要求，我们可以总结出 建模的几个简单的原则。 1 、明确目标，抓住本质 在建模过程中，特别是在与流程相关的人员交流的时候，我们往往会发现得 到的信息太多太杂，以至于无从取舍。这个时候，建模人员必须记住，流程模型 的建立有几个基本概念： 业务目标；如：完成一份定单，购买原材料，完成产品需求说明书，等等 企业流程是为了完成业务目标服务的； 企业流程中的各个活动的动态和分布情况。 信息应该紧紧抓住以上的几个方面并且结合建模本身的目标进行筛选。在信息收 集过程中，w h a t ，w h y ，w h e n ，h o w ，w h e r e ，w h o 这六个问题的提出和解答已经 可以基本涵盖所要了解的所有信息了。 明确建模目标还有一个作用，就是可以使建模人员明确自己应该与数据打什 么样的交道，建模往往不应该在各种数据中涉足太深，这样反而会忽略流程的本 质。 2 、建立简单的模型，但思考复杂的情况 镍一章髓啦流程趣模溉述 我们在上文中已经说过，一般而言，模型只需要反映出所要研究的问题领域 一1 1 相关方面的情况就可以了，因此，建模时不需要考虑所有的因素，只要建立一 个简单有代表性的流程模型即可。但是，模型永远不能取代人的思考，当思考如 何利用模型时，才能根据现实情况加入一些复杂的因素，使模型更为完善。当然， 这条原则也要求模型建立具有正确性和准确性，以支持复杂的分析。 3 、循序渐进，逐步完善 在建立一个模型之前，我们不可能预知即将建立的模型应该详细、复杂到什 么程度，因此，想要一次性建立起一个“合适的”模型是不合理也是不现实的。 首先，对业务流程的了解不是一次便可以成功的；其次，从业务流程的各个活动 的参与者处了解的的情况是否真的反映了流程的东西，是有疑问的，需要加以选 择；第三，怎样的模型是一个“合适”的模型，具有主观性，不同的人有不同的 看法，要达成共识，产生大家都认可的模型，更加需要一个过程。这样，模型的 建立就应该是一个循序渐进，逐步完善的过程。要达到这样的目的，可以采用一 些手段，如： 快速产生一个初始化的简单模型，如只有几个活动的流程，在此基础上再 建立起一系列的模型，其中每一个模型都比上一个复杂、完善。当某个模型随建 模过程的深入而显得缺陷多多的时候，建模者就应该将其果断抛弃，重新建立一 个可以弥补缺陷的新模型。在加入新的模型元素的同时，要考虑到这个元素是否 与建模的目的相关，否则，就是不必要加入的元素。这样的一个过程与软件工程 学中的原型法有异曲同工之妙。 建模人员对模型的各个元素进行考察和评估，看它是否与建模的目的一 致，如果不一致，就用其他元素将其取代或直接删除，这样，一步一步下来，使 模型精益求精。 将模型分成几个部分，既降低了建立复杂模型的难度，同时当某个部分不 合适的时候可以方便的换掉，而不必重新建立整个模型。这一点实际上也是一种 原则，下面会再作讨论。 上面所说的几种手段不是孤立的，在建模时可以同时使用，相互补充。 4 、划分大模型并“各个击破” 对于一个大的流程模型来说，不太可能只建立简单的模型。在这种状况下， 应该把模型划分为数个小的模型，每个小模型代表了问题的某个方面，彼此独立 又棚互关联。每个小模型都可以很容易地被理解和测试，而且在建立的过程中， 也可以独立地使用这里提到的所有原则。对企业流程建模来说，就是要把一个大 的、复杂的流程划分为几个小流程，每个小流程分别完成自己的任务，同时又要 组合起来才能够成一个完整的流程模型。这样，不仅可以把模型的各个方面描述 地更加消楚，完善，而且可以在足够详细的程度上与子流程的相关人员进行讨论， 缩小了讨论范围，同时又可以更好地满足用户。但是，在运用这一原则的时候要 汜住：完整的模型大于各部分之和，子模型的含义也不只是整体的一个部分。而 赫一章企业濂程迎接裕迷 且，即便每个子模型都是成功建立的，它们组合在一起之后的完整的模型有时也 可能并不能满足要求。当子模型之间有信息交换、相互作用等联系时，问题就有 可能产生。要成功运用本原则，就要求建模人员充分知道并理解建模的种种假设 ( 这些假设都必须记录下来) 和目的，注意各个子模型在详细程度、表达方式等 方面的致性，以及模型之间的界面的协调性。 5 、充分利用已有成果使用类推手法 建模的过程中，完全可以利用以前的工作成果一一或者是自己的经验，或者 是站在别人的肩膀上找到以前建立的成功模型与当前情况的相似性并以之作 为参考。这样可以提高建模的效率和效果，同时，特别是在建模的初始阶段，学 习以前类似结构的流程模型可以为建模者在一片迷雾中亮起指路的明灯。 1 3 企业流程建模的现实要求分析 1 3 1 传统企业流程建模方法的缺陷 成功进行企业流程建模的关键在于几个要素的相互配合，它们分别是恰当的 人选( 协调合作良好的小组) 、正确的方法、合适的技术和工具。方法、技术和工 具的结合实际上就是帮助建模人员完成从现实世界到信息世界的转换和跨越过 程。 企业流程建模的方法有很多，诸如结构化方法、i d e f o 图、语言交互建模等， 虽然它们各有长处，但都表现出了缺乏可理解性、动态描述不足等缺陷，本节以 前两者为例对此加以说明。 1 、结构化方法 结构化方法是软件开发的种方法，它用数据流程图对企业流程进行建模。 结构化方法强调面向过程，按照数据变换的过程来寻找问题的结点，对问题进行 分解。描述数据变换的功能模型是结构化方法的重点。结构化方法将功能进行细 分，采用分层数据流程图描述了企业业务流程中的信息流。在数据流程图中，以 每个对信息数据的处理为节点，节点之间是明确的信息数据的输入输出关系。 但是，按照功能来对流程进行细分，由于对过程的理解有所不同，分割出来 的功能模块极其详细程度都有可能因人而异，有时候难以达成统一的见解，丽枯 燥的信息流动又难以使用户产生了解的兴趣，这就给对模型进行理解带来了一定 困难。其次，结构化方法构造出来的功能结构，模块之间有可能保持较强的独立 性，但是，一旦流程的功能有了改变，功能模块内部、功能模块之间，甚至功能 模块本身的划分都会有所改变，这样，就会给模型的修改、扩充带来极大的团湖；， 并给模块的使用者带来麻烦。其三，功能模块的设计往往与数据库结构相独立， 功能模块与数据库逻辑模式之间没有映射关系，在建模和利用数据库实现流程模 拟2 _ f r i j 形成了一道鸿沟，需要人们做大量的转换工作。因此，虽然数据流程图在 描述企业流程的功能方面有所长，但人们还是需要寻求可以弥补这些缺陷的其他 掰一蒈：企皿2 ：7 2 蹬越彬储述 j j 去， 2 、l d e f 0 图 i d e f o 的全称是i n t e g r a t i o nd e f i n i t i o n f o rf u n c t i o nm o d e l i n g ，是用来从静态的 角度描述流程及其各个实体之间关系的模型。i d e f 0 使用输入、控制、输_ i 、机 制( 1 c o m s ) 来表示模型，基本的语义学则是方框和箭头，如下图所示： 里饕里 面每 幽1 2i d e f o 基本语义和符号 对表述模型的箭头等符号，i d e f 0 有较为严格的限制，只允许有输入、控制、 输出和机制这四种。在图中，方框内以一个动词短语命名，可以代表活动、行为、 任务或者是所要描述的流程的动作有关的部分。箭头则以名词短语来命名，可以 是输入、输出、控制或机制。i d e f o 在获取信息方面遵循的是一种严格的、结构 化的特征，它还可以有若干层详细程度不同的模型，予模型与高层模型之问可以 很好地映射，因此，不同层次的模型之间具有十分严格、清楚的区分。 i d e f 0 的严格的限制看上去是要把现实世界纳入到它的符号表示中去，而不 是要用符号来表示这个世界，这种严格的语义定义也会使得建模人员之外的用户 难以用自然的思维对模型进行理解。同时，i d e f 0 不能表现流程的动态方面，也 不能不说是一种缺憾。 1 3 2 企业流程建模的现实要求 企业流程模型在系统开发和管理方面身负重任，也就需要企业流程建模兼顾 两方面的需求；而不论是在系统开发领域，还是管理领域，由于技术发展、环境 变化、人的观念改变等等因素，又使得人们对企业流程建模提出了越来越高的要 求。总的来说，这些现实要求有以下几方面： 模型要易于为各种人员所理解，包括企业的管理人员、业务人员、领域专 家、系统开发人员等。 模型不仅要能够表示企业流程的静态信息，还应该描述流程随时问、模型 成分棚互作用等变化的动态特性。 企业流程是与人相关的流程，完善的模型还应该考虑到人的角色变化等。 端一章企业流程墟谈e 述 模型的建立也有一个过程，而且通常要经过定的反复才能不断完善，i i - l 外，如果有管理改善的要求，更是会引起摸型的改动，因此，模型应该易 于修改和扩充，剥 i 软t ? l - d r 发而占，这是降低维护难度和成本的要求，而 剥于管理改善而言，这是模拟改善后流程的要求。 模型的表达应该具有一定的规范性，从而能为信息技术所包容。这里的“包 容”是指模型既要能利用信息系统的资源，又要能够成为信息系统可以利 用的资源。一方面，模型应能利用企业信息系统的资源，例如利用信息系 统的工具帮助表达模型、记录文档、模拟实现等；另一方面，模型应能为 信，臼、系统所利用，建模往往只是某个大项目的第一步，要进行下去，模型 的基本思想、语义、表达方式等就应该能够与其他各阶段保持一致，从而 顺利地过渡到下一步。 建立十全十美的流程模型是建模人员应该一直追求的目标，因此，选择什么 样的方法和工具，能够使建模过程、得到的结果尽量适应要求就成为真正丌始建 模之前的关键一步。以往大家惯用的传统建模方法在这些新的要求面前纷纷败下 阵来，人们要寻求的是一种能突破以前那些只注重数据模型、表达方式单一的建 模方法。 在实践中人们发现，以具有自己属性和操作的对象为系统基本单位的面向列 象的方法由于其思想与人类的自然思维相契合，在建模中表现出其他方法所不能 比拟的优点。面向对缘的方法在开发各阶段采用一致的基本概念和语义，填补了 不同阶段之间的鸿沟；支持软件重用，测试、维护方便；易于为用户理解和使 用，这些，使得它在软件开发领域获得了极大的成功并成为信息技术领域的 研究热点。在软件开发领域，面向列象的方法、技术和工具的应用已经得到了肯 定，而从企业流程建模的角度来看，作为系统开发过程的一部分，企业流程建模 也能够得到面向对象方法的支持。面向对象方法在系统分析阶段的成功已经证明 了它在支持企业流程建模方面的优越性。本文则力图从这种优越性出发，研究面 向列象的方法如何支持一般意义上的企业流程建模( 加入管理改善目的的企业流 程建模) 。 辣牵葡向对豫杰妇溉进 第二章面向对象方法概述 2 1 面向对象方法简史 面向对象的方法起源于上个世纪6 0 年代末7 0 年代初出现的面向列象程序设 计语言，以后这种概念和思想逐渐发展到系统玎发的其他阶段，成为一种可以支 持整个系统开发过程的方法。8 0 年代，大批面向对象编程语言刁i 断出现、普及和 提高，标志着面向对象技术开始走向繁荣和实用。8 0 年代后期到9 0 年代棚继出 现了一大批关于面向对象的分析和设计的论文和专著。进入9 0 年代以来，在学术 界，面向对象的方法与技术成为最受关注的研究热点，在计算机领域占据了无可 争议的主流地位。面向对象的方法改变了人们传统的进行系统开发的方式和习惯， 值得人们继续进行深入研究，而它是否能在更加广泛的领域内发挥作用，也是值 得人们进行探索的新话题。 2 2 面向对象方法中的基本概念 面向对象方法是一种运用对象、类、继承、封装、聚合、消息传送、多态性 等概念来构造系统的方法，其基本思想是从现实世界中客观存在的事物出发来构 造系统，并在系统构造中尽可能运用人类的自然思维方式： 客观世界由对象组成 对象有内部状态和运动规律 对象问有相互作用和联系 具体的说，面向对象技术是从问题域中客观存在的事物出发来构造软件系统， 用剥象作为这些事物的抽象表示，并以此作为系统的基本构成单位。在面向刑象 方法中，有以下几个基本概念。 1 、要素 对象 对象是对问题域内的事物的抽象表示，并成为构造的模型或系统的基本构成 单位。在汁算机世界的语言里，对象可以认为是由一组数据和施加与这组数据上 的操作所组成。对象具有自己的属性和操作，就对应了现实事物的静态特征和动 态特征，只不过在定义的时候要根据建模的要求和方法本身的规定进行一定的抽 象。在面向对象的方法中，拟人化的思考是很重要的。对象就象人一样，具有一 些基本特征：有个状态；有一个名字区别于其他对象；有一组操作决定了对象 的行为；剥象的操作可以分为两类：一类是自身所承受的操作，一类是施加于其 他剥象的操作：对象的操作可以改变自身的状态；对象之间用消息互相通信，当 一个列象要求另一个对象做某个动作时，就向它发送一个消息；一个对象的状态 可以i 妇多个其他对象的状态构成。刊象的属性描述了对象的结构和状态特征，操 一堑：兰塑型鍪生型墼! 作则足它列其他对象f , r 见1 i 9 t d ：口，可以为另一个刘象发来的消息所激活。 类 把具有相同属阽和棚同操作的划象归为一类。类是列这些对象共性的抽象描 述，剥象则是类的实例，类中的所有对象具有：相同的属睦定义，1 _ f _ i 可以有不同 的属性值；相同的操作集合；不? 列的对象名。类的属性也可以有类来表示，而棚 应的，类中对象的属性也可以山其他类中的对象来表示。 户夭糸 类与类之间有着各种关系，与类和对象的联系一样，对象之间的关系是类与 类之问关系的实例。类与类之间除了般的联系以外，有两种关系比较特殊：继 承和聚集。把多个类的共性抽象出来，成为这些类的父类，子类可以继承父类的 属性和操作，不用重复定义，同时也可以在自己内部重新定义自己的属性和操作， 这就是继承( i s 咀) 关系。复杂的类可以用简单的类作为起组成部分，就是聚合 ( i s - a - p a r t 。o f ) 关系。在各种关系的基础上再加上一些限制条件，还可以表示其他 的一些特殊关系。 上面所说的都是一些静态的关系，类与类之间电存在着动态的关系，如，类 之i h l , f r l k 传递消息就是种动态关系。 2 、面r - j 对象方法的特征 继承性 面向对象方法的继承性体现了概念分离抽象。某个类的属性和操作可以为其 他类所继承，在对象继承机构上，下层对象继承上层对象的特征( 属性和操作) ， 这种继承性避免了许多重复定义的工作，对软件开发有着重要的意义可以重 用软件代码，便于软件演化和扩充，大大提高了效率。同时，在继承的基础上还 可以根据需要加入其他的属性和操作，又使得这种继承具有了灵活性。 封装性 对象是属性和有关操作的封装体，突破了传统的将数据与操作分离的模式 较好地实现了数据的抽象，对外只留下与其他类或对象传递消息的接口。 多态性 同个类的所有对象在收到同条消，息时会采取同样的动作，丽不同类的列 象在收到同条消息时，则会采取不同的动作，这就是多态性。例如，同样的“d o ”， 剥不同类的对象就具有不同的含义。 消息传递机制 面向列象方法用消息将对象动态连接在一起，与传统的模块调用不同，f f fr j 对象方法采用了灵活的消息传递方式，从而便于在概念上体现并行和分布式结构。 筇二章 蕊向列豫疗泣姆述 1 。i ，目、隐f 战。r i 刘象将其实现细节隐藏，i ：它f f , j 内部，因此无论是对象功能的完善扩充，还足 剥象实现的修改，影响仅限丁该划象内部，阳不会x 夕l - 界产生影响。对使用者 米说，只要了解这些界面上的信息就可以了，如果类的内部有了改变，只要传递 消息的机制不变，x , j 使用者就没有影响。这样，使得列象和类的使用者和设计者 分j ：，需要有所改变时，只与设计者有关。这就保i e 了面向对琢软件的易维护性。 繁三章金她菹控建犊中面向聪豫牙l 的啦融 第三章企业流程建模中面向对象方法的应用 3 1 企业流程建模的两个层次 自u 文c ，我们指出，企业流程模型主要可以在两个方面起重要作用，一是系统 j f ：发的系统分析阶段，二是j t 于管理的日的。企业管理和企业信息系统的紧密结 合i i 。我们认识到，孤立哪一方面都是不应该的。根据对企业流程模型的不同需求， 本文中作者提出企业流程建模的两个层次的概念，力图识别信息系统开发中的企 业流程建模和响应镑理需求的企业流程建模之间的延续性和差异性。 3 1 1 第一层次早期系统开发中的企业流程建模 第一层次的企_ p 流程建模是指单纯用于企业信，官、系统丌发的企业流程建模。 企业流程建模最早与信息技术相结合就是在企业信息系统的开发过程中。在早期 信息系统丌发的过程中，分析阶段的模型往往注重以数据为中心描述企业流程的 现：佚，以最终流程在信息系统内自动化实现为目的，对环境、管理的变化等不加 考虑或考虑得较少。 3 1 2 第二层次加入管理因素的企业流程建模 企业流程建模的第二层次是未利用信息技术的原始企业流程建模经过第一层 次后的螺旋式一l j l - ，也是第一层次的企业流程建模考虑到管理需求后的进化。可 以认为第二层次的企业流程模型也是为系统分析服务的，但同时由于具有了一定 的管理功能，需要在建模中引入管理者的参与以及管理改善的一些思想。 企业流程模型应用范围的扩大和第一层次企业流程建模目的及功能的单， 使得它已经不能适应管理改善的需要。人们这时考虑的是在信息系统开发之前， 首先要对现有的流程进行分析和评价，找到其中不合理的地方和解决问题的办法， 再建立一个经过改善的流程模型，作为以后分析、设计的基础。也就是说，经过 这样一个过程后建立的信启、系统，应该是改善了流程以后的信启、系统，而不是简 单的手： ：糊自动的系统，这种水平上的流程建模，就不仅要用到信息系统f f , # m 识， 还要融入管理方面的知识，比起第一层次的企业流程建模来说，涉及的人员更广 泛，模型要表达的内容电更加完善。 另一方面，在企业流程模型应用于系统开发之前，人们也会出于管理的目的 和理解现状的需要列企业流程进行建模，但这种模型建立过程困难，应用范困狭 隘，不能融入企业信扈、系统，为系统开发提供便利，而且也不能利用信扈、系统中 的数据锋资源，实现对流程的模拟。 因此，我们不难看到，企业的管理、信息系统和流程模型三者是不能截然分 j 1 的，它 i k 1 7 互促进，才能形成一个应用的良性循环。综合信息系统和企、j k 管理 两方面的现实要求，企业流程建模山笫一层次进化到第二层次。第二层次的企、i k 流程模型应该既能够支持企业信息系统的开发又能够支持企业的管理改善，而不 谗i 仓、l 谢i 精选援中面向秘豫力法的i 、| 啪 l j 受到狭隘的、z j j 领域的限制。企业流n ! 建校例此也只有了州对的独立7 p ：平u 普遮 性。 区分不同层次的目的足为了将企、i k 流程建模放在一个普遍性的意义上进行研 究和考虑，而不是要肯定哪个，7 i 定哪个。其实，出于不同建摸日的和建模环境， 笫层次也叮能是更好的选择，例如，当只需要建立一个简单流程的小型计算机 自动化信息系统时，只考虑系统丌发需要的第一层次的企业流程建模会有更高的 效率。 3 2 企业流程建模的一般步骤 企业流程模型的建立是一个需要不断完善、反复的过程，选择不同的方法、 技术和j 具，其建模步骤都不尽相同。以下的阶段框架可供参考： 斟3 1企业流程建模的一般过程 3 3 面向对象方法在企业流程建模中的应用研究 企业流程建模并没有获得很彻底的成功，因为它太强调模型的技术方面，而 撼三哿企业流程建挺中由粕对象肖法的嘘m 刑川1 一； j 求强调们不够。以数据为中心的模型提供更高f l oj 山象级别，它们看起来 殳稳定，仍足这种模型本身不足以成为好的企业模型，因为它们无法对涵盖了多 个、f i ! 务功能的企业的业务流程建摸。计算机支持的业务过程建模只是整个业务环 境中的一部分而已。整个环境中包含有许多其它的要素，例如：与顾客面对面会 舯服务、包含手工过程的作业流、纸面的文档、以及企业外部的商品、设备和 代理。必须列整个企业的活动建模，以协助发现该在何处改变企业的过程，并更 好地确定所面临的挑战，例如灵活性、减少成本及缩短上市时间。 因此，我们需要一个能从各个角度描述企业流程的模型，这个模型还要能使 我们为每个过程确定该进行什么改变、为了进行该项改变该如何修改组织结构以 及、业务过程的那些部分可以通过自动化被改善。我们需要一个支持业务过程再工 程的建模方法。 面向对象的方法在信扈、系统开发中的成功运用已经证明它与第一层次的企业 流程建模能够很好的契合。对象模型的优点是，它们是通过对现实世界建模得到 的，在以后的设计和实现中没有质的变化，只有补充和完善，因此是一个稳定的 模型。在大多数情况下，对象建模表达了用户和领域专家们认为属于业务问题域 f l ；j s i 素或概念。例如用例分析这样的技术与快速原型构造原则和工具结合，保证 能忠实于用户的要求。封装提供了模块化的功能，因此带来了响应改变所需的灵 活性。而它具有的以下优点，让我们看到，它在第二层次企业流程建模中也是可 行并目有效的： 面向对象方法针对不同的人有不同的视图，足以满足管理人员、领域专家、 业务人员、建模人员、系统开发人员等理解的需要； 丽向对象方法的不同视图还可以对流程中对缘的静态特征和动态行为以及 对缘间的静态关系和动态交互有所表示，能全方位地展示流程的各个方面； 人也是对象，根据不同角色，面向对象方法定义不同对象，可以将企业流 程中有关人的因素考虑进来； 当有改善流程的需要时，只需改变与之相关的列象的属性或行为，只要对 象表面的消息传递机制不变，就不会影响其他对象与它的交互关系，模型 稳定性好；另外，对象的属性和行为封装在一起，便于进行修改； l j ：i 于面向对象方法的继承性特点，当企业发展或业务流程发生较大改变 时，通过对已有的类的继承和重用，能快速完成信息系统的升级改造。 为满足融合企业管理在内的企业流程建模的新要求，面向对象的企业流程建 模应该达到这样的目的：酋先应该满足能为要求在有限期限内完成的项目提供系 统设计指导；其次还应该满足辅助企业制定远期发展规划的需要。应该期望，i 山 于丽向对象技术的封装性，能使得由于企业局部的! 世务信启、流程的较小变化而进 行模型修改相对容易，不至于影i j 蚰整个系统。 对象模型通常是用类抽象而不是对象类的实例) 构造的，f ； 此我们可以说 嚣三章企4 k 漉程毽模中面自列f t 力妇，, ) l j 勺x , j 象分析的目标是建立一个基于用户、专家和企业需求的模型。模型。1 1 应陔 包括满足应用行为所需的类之间的关系、每个类必需的关于其它类的知识、每个 类必须提供的服务和外部事, f q 二怎样激励对象交互的描述；为了提供应用行为的合 适描述，对象分析必须兼顾对象模型中描述的静态类结构和动态模型中描述的动 态划象交互行为；面向对象企业流程模型的静态结构和动态对象行为是紧密地结 合的，因为它们代表着同一个流程的两个不同方面。因此，建模过程中必须贯彻 完燃性规则以保证喇个模型的统一。 3 3 1 面向对象方法建模所用的视图 面向对象的方法采用各种视图对企业流程进行描述。尽管在面向对象的不i 司 方法学中，不同的人对这些视图的种类、图形表示符号等都有不同看法，但基水 上都分为以下几种： 功能视图：描述企业流程需要完成什么样的功能，在流程完成过程中，要与 哪些人、系统或其他设备发生交互，最终产生什么样的输出等； 对象视图：这是描述企业流程中的类与对象的静态结构及其之间的关系的静 态视图； 动态视图：动态视图分为两方面，首先是描述流程中的对象之间交互关系的 视图，其次是描述一个对象生命周期中各个状态转换的视图。 这三利，视图之间有着紧密的联系，它们不是完全独立的，只是列流程描述的 侧重点不同。流程的功能需要一系列的活动来完成，这些活动就是封装在对象内 的操作；这些活动和对象怎样完成流程的功能，要在交互图中表现出来；对象的 状态由这些操作所改变 描述企业流程的这三种视图在不同人提出的方法里，其完成的先后顺序也是 有差别的。但不论它们有什么样的先后顺序，都不可能一次性成功。情况的变化、 信息了解的不完全等都会带来再一次的视图构建，而且任何一种视图的变化都会 带来另两种视图随之而来的变化。三种视图随着相互之间的作用、外部情况的变 化不断完善的过程也就是企业流程建模的过程。结合第一章提出的建立模型的原 则，可以总结出：面向对象的企业流程建模是一个反复的、增量的过程。 3 3 2 面向对象企业流程建模的反复、增量式过程 经过多次反复，建立企业流程的模型。每一次的模型建立都包含一些基本的 建模步骤，而下一次的反复不一定是前一次反复的基本步骤全部进行完之后开始 的，在第n 次建模巾可能已经发现有需要改变的地方，则第n + 1 次反复就可以同 时丌始了。每一次的反复都产生比上一次更加完善的模型，这是一个螺旋上升的 过程。当然，这种反复增量的过程不是无限制进行下去的，当某一次的模型已经 能够满足建模目标或者达到某种条件时，建模就可以完成了。 旃三章企业i 乱程建挂中西l i t i 铂象杰疆的啦啦 3 2 面向对缘企业流程建模的反复、增量式过程 3 3 3 面向对象企业流程建模的基本步骤 在