（管理科学与工程专业论文）基于meta图的制造业流程管理研究.pdf

五邑人学硕 i 学位论文 摘要 企业之间的竞争包括产品的竞争和业务系统的竞争 产品服务的竞争重点在于制定 产品服务的经营战略 为客户提供正确的产品与产品的组合 业务系统的竞争在于建立 一种组织结构和机制 在正确的时间 地点提供产品 确保向客户提供高价值的服务 组织的战略导向为识别客户 包括潜在客户 明确经营目标和快速反应 因此 为了 获取更多的竞争优势 企业必须对其业务流程或工作流系统进行优化和重组 论文以m e t a 图理论为基础 应用工作流系统的分析工具和方法 对制造业工作流 管理系统进行了研究 给出了基于m e t a 图的制造业工作流的一种形式化建模与分析方 法 建立了制造型企业的物流和信息流模型 在此基础上 利用m e t a 图的属性对制造 业信息流进行了深入的研究 并应用到了制造业工作流的实例研究中 归纳起来 论文 所做的主要工作有 1 识别出了制造业的两类工作流 物流和信息流 并借助m e t a 图理论建立了制造 业的物流和信息流模型 结果表明基于m e t a 图的制造业工作流模型不仅具有传统模型 的可视化分析能力 而且具有传统模型所不具有的形式化分析能力 2 利用m e t a 图的邻接矩阵及其传递闭包 并结合简单路 m e t a 路 最大m e t a 路 任务交互图 资源交互图等属性对制造业工作流中的信息 任务和资源之间的关系进行 了研究 结果表明该方法很好地解决了工作流管理中组件之间的交互所产生的问题 3 根据m e t a 图理论中的几个定理 应用m e t a 图的连通性 冗余 独立性等属性 对制造业流程的工作流进行了整合与分解研究 结果表明该方法可以有效的去除组织流 程的冗余部分和提高流程的可管理性 关键词 m e t a 图 流程 工作流 图论 信息流 五邑大学硕十学位论文 a b s t r a c t t h e c o m p e t i t i o nb e t w e e ne n t e r p r i s e si n c l u d e st h ec o m p e t i t i o no fp r o d u c ts e r v i c ea n dt h e c o m p e t i t i o no fb u s i n e s sp r o c e s s t h ec o m p e t i t i o no fp r o d u c ts e r v i c ef o c u so nt h es t r a t e g yo f o p e r a t i o n p r o v i d i n gt h ec o r r e c tc o m b i n a t i o nb e t w e e np r o d u c t s f o rt h ec u s t o m e r t h e c o m p e t i t i o no fb u s i n e s sp r o c e s sf o c u so ne s t a b l i s h i n gt h eo r g a n i z a t i o n a l s t r u c t u r ea n d m e c h a n i s mt og u a r a n t e et h a tp r o v i d i n gt h eh i 曲v a l u es e r v i c et ot h ec u s t o m e rb yp r o v i d i n g p r o d u c ti nt h er i g h tt i m ea n da tt h er i g h tp l a c e t h eg u i d a n c eo fo r g a n i z a t i o n ss t r a t e g i ca r et h e r e c o g n i t i o no fc u s t o m e r i n c l u d i n gl a t e n tc u s t o m e r a n do p e r a t i o no b j e c t i v e s a n dt h er a p i d r e a c t i o n t h e r e f o r e t h ee n t e r p r i s em u s tc a r r i e so nt h eo p t i m i z a t i o na n dt h er e o r g a n i z a t i o nt o i t sb u s i n e s sp r o c e s so rt h ew o r k f l o ws y s t e mt og a i nt h em o r ec o m p e t i t i v ea d v a n t a g e s t h ed i s s e r t a t i o ni sb a s e do nt h et h e o r yo fm e t a g r a p h s r e s e a r c h e st h es y s t e mo ft h e m a n u f a c t u r i n gi n d u s t r yw o r k f l o wm a n a g e m e n tw i t ht h ea n a l y s i st o o l sa n dm e t h o d so ft h e w o r k f l o ws y s t e m a n dh a sg i v e naf o r m a lm o d e l l i n ga n dt h ea n a l y s i sm e t h o do ft h e m a n u f a c t u r i n gi n d u s t r yw o r k f l o wm a n a g e m e n tw h i c hi s b a s e do nt h em e t a g r a p h sa n d e s t a b l i s h e dt h el o g i s t i c sa n di n f o r m a t i o nf l o wm o d e lo ft h em a n u f a c t u r i n gi n d u s t r y t h e n t h e d i s s e r t a t i o nr e s e a r c h e st h ei n f o r m a t i o nf l o wo ft h em a n u f a c t u r i n gi n d u s t r yu s i n gt h ea t t r i b u t e s o fm e t a g r a p h s a n dr e s e a r c h e sa ne x a m p l eo ft h em a n u f a c t u r i n gi n d u s t r yw o r k f l o w i naw o r d t h ep r i m ew o r ko ft h ed i s s e r t a t i o ni sa sf o l l o w s f i r s t d i s t i n g u i s h e d t h e l o g i s t i c s a n di n f o r m a t i o nw o r k f l o w o ft h em a n u f a c t u r i n g i n d u s t r y e s t a b l i s h e dt h ef o r m a lm o d e lo ft h et w ow o r k f l o w so ft h em a n u f a c t u r i n gi n d u s t r y w h i c hi sb a s e do nt h em e t a g r a p h s t h er e s u l ti n d i c a t e dt h a tt h i sm o d e lh a sn o to n l yt h ea b i l i t y o fv i s u a l i z a t i o na n a l y s i sa st h ec o n v e n t i o n a lm o d e l b u ta l s ot h ea b i l i t yo ff o r m a la n a l y s i s w h i c ht h ec o n v e n t i o n a lm o d e ld o e sn o th a v e s e c o n d r e s e a r c h e dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ei n f o r m a t i o n s t h et a s k sa n dt h e r e s o u r c e sa m o n gt h em a n u f a c t u r i n gi n d u s t r yw o r k f l o w su s i n gt h ea t t r i b u t e so fm e t a g r a p h s s u c ha st h ea d j a c e n c ym a t r i xa n di t sc l o s u r e t h es i m p l ep a t h t h em e t a p a t h t h ed o m i n a n t m e t a p a t h t h et i m t h er i ma n ds oo n t h er e s u l ti n d i c a t e dt h a tt h i sm e t h o dh a ss o l v e dt h e p r o b l e mw h i c hw e r ep r o d u c e di nt h ep r o c e s so fi n t e r a c t i o n so fw o r k f l o wm a n a g e m e n t c o m p o n e n t s i i 五邑火学硕 i 学位论文 t h i r d a c c o r d i n g t os e v e r a lt h e o r e m so ft h em e t a g r a p h s t h ep a p e rr e s e a r c h e dt h e s y n t h e s i sa n dd e c o m p o s i t i o no ft h em a n u f a c t u r i n gi n d u s t r yp r o c e s s es u s i n gt h ea t t r i b u t e so f m e t a g r a p h ss u c ha sc o n n e c t i v i t y r e d u n d a n c y i n d e p e n d e n c ea n ds oo n t h er e s u l ti n d i c a t e d t h a tt h i sm e t h o dc o u l de f f e c t i v e l yr e m o v et h er e d u n d a n tp a r t so ft h ep r o c e s sa n de n h a n c et h e m a n a g e a b i l i t yo ft h ew o r k f l o w k e yw o r d m e t a g r a p h s p r o c e s s e s w o r k f l o w s g r a p ht h e o r y i n f o r m a t i o nf l o w s i i i 本人声明 我声明 本论文及其研究工作由本人在导师指导下独立完成 完成论文所用的 一切资料均己在参考文献中列出 作者 段毅 签字 微软 2 0 0 8 年5 月 五邑人学硕十学位论文 第一章绪论 1 1 研究背景 随着全球经济一体化进程的推进 信息技术的迅速发展和广泛应用 人类社会加快 了从工业经济时代向知识经济时代的转型 1 1 在这种形势下 无论在制造业 还是在金 融业 电信业 零售业和服务业等领域 企业都面临着来自于市场响应时间 产品或服 务质量 产品或服务成本和服务满意度等多个方面的市场竞争压力 为了获得持续而稳 固的竞争优势 企业除了积极采用新技术并进行人员素质培训以外 还必须主动地对支 持同常活动的业务流程进行自动化 优化和重组 近些年来 流程的自动化和工作流技术得到了热衷关注 2 回顾企业级应用系统的 发展历史 数据库管理系统 d b m s 的诞生使得企业应用与数据管理实现了分离 图 形界面技术和浏览器技术的发展使得企业应用与用户接口实现了分离 而工作流管理系 统 f m s 的出现则实现了企业应用与业务逻辑规则的分离 这将大大提升应用程序 的柔性 并促使企业应用从面向功能的事务处理向面向过程的业务处理变化 探讨工作 流技术在各领域的应用一直是工作流技术研究的热点 作为过程集成工具的工作流技术 如果能和以强调信息集成的c i m s 应用系统集成将发挥更大的威力 工作流与群件技术 的集成综合了工作流的过程定制与群件产品的通讯办同能力的优点 可以广泛应用于办 公自动化 协同产品开发 企业流程管理等领域 3 随着电子商务的普遍兴起 企业间或者企业与客户之间更多的商务往来将通过 i n t c n e t 完成 这样企业内的很多工作流就不再是封闭的过程 而需要与其它企业的工作 流或用户之间进行频繁的信息交流并要求能协同工作 敏捷供应链管理和客户关系管理 就是典型的例子 工作流互操作性研究的主要内容包括松散藕合的企业间关系建模 跨 企业工作流过程同步 信息交换格式及实现 过程优化 例外处理以及安全管理等方面 的问题 4 1 工作流管理系统继数据库管理系统和人机界面管理系统之后 被称为应用软件的第 三次分离 5 1 它已成为组成现代应用系统 特别是工作在i n t e r a c t 环境下的应用系统不 可或缺的重要组成部分 这种分离不仅使人们对这些分离的软件成份能进行深入的研 究 而且由这些成熟的软件部件可以方便地构造整个应用 增加了软件复用性 工作流管理系统是一种特殊的异步并发c s c w 软件 这种协同工作软件系统能够 理解 解释和自动执行或同参与者交互式地执行各种预定义的流程 称为过程定义 而 五邑大学硕 i 学位论文 不需要分别为不同的业务流程开发软件 这一特征能使企事业单位快速响应外界需求 提高管理水平 降低成本和提高质量掣6 1 然而 许多国外研究显示 大约7 0 进行b p r 的企业都以失败而告终 7 4 而在 我国 由于引入的时间较短 且与西方国家的企业在经营管理理念 模式和管理手段上 有较大差异 因此b p r 在企业实施过程中并非一帆风顺 很多企业没有取得预期的成 果 随着市场竞争的日趋激烈 企业界和学术界也意识到b p r 的重要性及其实施的高 失败率是b p r 应用和信息化建设的最大障碍 如何更加有效地对作流过程进行建模与 分析 从而更好地推进信息化建设己成为一个极待解决的重要课题 业务流程涉及企业管理和技术应用两个方面 9 1 本文主要从技术角度出发 对业务 流程的建模描述 应用执行和分析优化等方面进行较为深入的理论探讨和应用研究 1 2 国内外研究现状 工作流技术是企业业务流程管理的关键使能技术之一 1 0 1 工作 w o r k f l o w 是针对工 作中具有固定程序的常规活动而提出的一个概念 它将工作活动分解成定义良好的任 务 角色 规则和过程来完成执行和监控 达到提高生产组织水平和工作效率的目的 1 1j 工作流最初出现在办公自动化领域 目标是创建无纸化办公环境 进入2 0 世纪9 0 年代 以后 业务流程重组 b p r 等变革管理理念诞生 工作流的研究和应用也扩展到整个企 业范围 并成为c i m s 中过程集成的基础 1 9 9 3 年 国际工作流管理联盟 w o r k f l o w m a n a g e m e n tc o a l i t i o n w f m c 的成立标志着工作流技术开始进入了相对成熟的阶段 w f m c 给出的工作流的定义剧1 2 工作流是一类能够完全或者部分自动执行的业务流 程 它根据一系列自定义的过程规则 促使文档 信息或任务在不同的执行者之间进行 传递与执行 为了实现不同工作流产品之间的互操作 w f m c 在工作流管理系统的相关 术语 体系结构及应用编程接口等方面制定了一系列标准 目前 国内外对工作流技术的研究覆盖工作流从建模 分析 执行 优化 应用的 整个生命周期 工作流可以视为企业业务流程的计算机化实现 它具有两个基本特点 结构化定义描述 工作流模型 和实例驱动 工作流活动是工作流模型的运行实例 因此 工作流研究的核心是过程建模 这主要包括过程描述 过程合理性验证 过程有效性验 证及过程重构优化等几个方面 1 3 1 2 1 基于图论的流程建模方法 信息系统中对信息流建模的一个普遍方法是数据流程图 d f d s 1 4 在数据流程 五邑大学硕士学位论文 图中 信息流被表示成边 任务被表示成端点 这与m e t a 图的表示法恰恰相反 在m e t a 图中 任务被表示为连接两个信息集合的边 很多流行的系统建模方法学都用数据流程 图来对系统进行建模 有趣地是 数据流程图的特征也能够用m e t a 图的框架来表示 这个m e t a 图叫作任务交互图 t i m 在任务交互图中 信息流被表示成边 任务被表 示成端点 相对于传统的数据流程图 任务交互图 t i m 有两个优点 第一 既然t i m 是m e t a 图 那么就可以用m e t a 图的属性来对其进行分析 第二 与数据流程图相似 t i m 具有对多对多关系建模的能力 而不同的是它还支持对改种关系的形式化分析 条件有向图是一种源自图论的工作流建模方法 它以活动节点表示工作流任务 节 点间的有向弧表示任务之间的先后顺序和循环联系 连接符节点 a n d 分支聚合 x o r 分支聚合等 表示任务之 白j 的选择和同步关系 1 5 利用图论等数学工具可以对活动网络 图进行简单的分析 比如关键路径确认 同步关系分析 合理性验证等 w a s i ms a d i q 利用图形缩减技术分析网络图的合理性 1 6 1 这种建模方法已为大多数 商业工作流系统采用 它的主要缺点是描述能力和分析能力不够强 另外一种用于工作流建模的图形结构是p e t r i 网 在p e t r i 网里 有两种类型的结点 库所和变迁 一个库所通常表示一个活动 它经常被一个或多个令牌所占用 当所有的 库所导致包含一个令牌的变迁时 则变迁被触发 从所有的输入库所里去掉一个令牌 同时在所有输出库所里放入一个令牌 p e t r i 网为离散事件动态系统这类特定系统提供了 一种叫作工作流p e t r i 网的强大的描述和分析工具 工作流p e t r i 网已经被应用到工作流 管理的领域当中 1 1 7 1 p e t r i 网是一种具有较强数学理论支持的适于对离散系统进行建模的工具 将p e t r i 网引入工作流建模中来 使得工作流的描述更加严谨 1 8 有关p e t r i 网的定义和性质定 理大部分都可以用于工作流的特性描述和性能分析 比如可达性 有界性 安全性 活 性 强连通性等 工作流映射成经典p e t r i 网的过程非常直接 变迁表示工作任务 库 所表示任务执行条件或任务完成状态 连接弧表示变迁事件 变迁前事件和变迁后事件 托肯表示工作流运行实例 托肯的分布位置表示工作流实例的运行状裂1 9 a d a m 等用经典p e t r i 网建模和分析工作流任务之间存在的依赖关系 并提出了一些 算法 可用于判断工作流中是否存在依赖冲突的情况 验证p e t r i 网的安全性以及在特 定时间约束条件下工作流的可执行性等 但他研究的控制流依赖都比较简单 只有强因 果和弱因果两种 2 0 应用较为广泛的一种p e t r i 网是v a nd e r a a l s t 提出的工作流网 w o r k f l o wn e t 它是经典p e t r i 网的一个子集 进行了合理的假定和简化 工作流网具 五邑大学硕士学位论文 有描述能力强 分析手段成熟等优剧2 1 1 v a nd c r a a l s t 在研究中对工作流网描述方式进 行了扩充 引入触发事件的描述 出于算法实现可行性的考虑 也有人对工作流网再加 以约束的子集比如自由选择的p e t a l 网进行研究 工作流网的不足之处是它只能描述简 单的控制依赖关系 并且由于它是一种经典p e t r i 网 因此描述复杂系统时将非常的繁 琐 并存在状态空间爆炸的问趔2 2 1 高级p e t r i 网能在一定程度上扩充p e t r i 网对工作流的描述能力 2 3 着色p e t r i 网 c p n 可以描述不同类型或属性的托肯 这样就可以建模资源约束 将资源作为另一种颜色的 托肯 时间p e t r i 网 t p n 将时间因素 如最长运行时间 引入到p e t r i 网对象中 使得可 以建模和分析工作流的运行时问性能 层次p e t r i 网 h p n 主要是为了比较方便地建模工 作流中存在的主从关系和层次嵌套结构而引入的 i n j u nc h o 等利用c p n 来研究事务工 作流 提出了任务网 托肯的颜色用来区分工作流模版和工作流实例 任务网研究的重 点在于任务内部的结构和任务之间的依赖 但是任务网只能表达一种状态依赖 这就限 制了它的表达能力 另外任务网也不具备层次性 2 4 d o n g s h e n gl i u 等利用c p n 来研究p d m 中的文档评审流程 托肯的颜色只是用来 区分文档的类型并选择不同的控制路由 除此之外 它和普通的工作流网没有什么两样 2 5 1 s t o r k 将层次p r e d i c a t e t r a n s i t i o n 网 高级p e t r i 网的一种 应用到主动文档工作流网 其基本思想是让托肯携带各类控制信息 这些信息可以用于库所的求精 但是这种方法 不具备通用性 它也没有显式地表达出任务的状斜2 刚 e c a e v e n t c o n d i t i o n a c t i o n 事件一条件一行为 规则来自于主动数据库理论 目 的是使得数据库管理系统能根据预定义的规则和触发事件挖掘和抽取用户所需数据 从 而比传统的用户查找数据的方式更积极主动 将e c a 规则应用于工作流建模也是当前 的一个研究方向 扩充的e c a 规则 简称e c z a n 训常清晰地描述企业的业务规则 也可以方便地描述资源约束和工作流控制数据 2 7 1 通过逐步求精方法将业务规则和各种 约束规则形式化后 状态变迁图用来定义与环境无关的任务状态 行为和状态变迁 并 建立与e c z a n 规则的映射关系 环境相关的控制流依赖和资源依赖则由不同的自定义 依赖类型描述 依赖类型最终也表示为一组e c z a n 规则 为了衡量工作流模型的描述能力 v f l r ld e r a a l s t 等提出了2 0 种工作流模式 w o r k f l o wp a t t e r n s 作为判断标准 其中最基本的五种模式 顺序 并行 同步 排它选 择 x o r 汇合已作为工作流管理联盟的标准并广泛实现 对其它巧种高级模式的建模 和研究尚待深入 2 引 五邑大学硕士学位论文 模型的可验证能力是衡量建模手段优劣的重要因素 工作流模型的验证包括两个方 面 合理性验证和有效性验证 前者从结构方面分析模型的静态特性和动态特性 验证 有界性 安全性 稳固性 可达性 死锁 活锁等指标 从而判断模型是否结构良好无 病态 后者则从功能角度分析该模型构建的工作流能否满足业务流的需求 具体验证过 程需要采用动态仿真技术 通过模拟仿真 还可以分析时间特性并发现瓶颈 利用p e t r i 网对工作流模型进行合理性验证已取得一些研究成果 比如对于自由选择p e t r i 网 工作 流网的一个子集 已证明在多项式时间内可以验证稳固性和有无死锁 活锁并有算法 实现 然而对工作流仿真的研究还比较少 通过改变工作流模型的结构可以支持过程的重组和优化 v i l l id e r a a l s t 启发于面向 对象的继承思想 子类继承父类的属性和方法 提出了过程继承的思想 即子工作流模 型可以通过继承获得与父工作流模型相似的结构和动态行为 2 区别于继承方式的定 义 有防议继承 投影继承和生命周期继承几种分类 其中对生命周期继承理论的研究 最丰富 因为工作流实例的运行本质上就是业务对象生命周期的变迁过程 支持动态变化的工作流建模一直是工作流研究中的一个难点 因为在定义阶段很难 预测工作流模型以后将发生的变化 有两种研究的方向 一种是定义通用柔性的工作流 模型 支持模型的局部变化而不影响工作流实例的运行 v l r ld c r a a l s t 从产品结构配置 理论中得到灵感 提出了过程配置的思想 即首先建立一个通用的工作流模型 根据生 命周期继承理论 如果工作流模型每一次动态改变都始终满足生命周期继承通用模型的 条件 则不同工作流版本之间的实例就可以实现自由迁移 另一种研究方向侧重于动态 变化后的处理措施 通过状态补偿 事务回滚等手段完成实例迁移 2 1 1 例外处理是工作流定义阶段必需考虑的事情 利用e c a 规则定义例外处理措施是 一种常见的实现技术 也有学者借鉴数据库的事务概念提出工作流的事务概念 事务具 有a c i d 属性 支持提交和回滚操作 可用于例外处理后恢复 但工作流事务和数据库 事务有很大的区别 比如周期较长 很多工作流相关数据本身不支持回滚等等 这些都 是事务工作流暂时无法解决的根本难题 2 9 另一种图形表示方法叫作统一建模语言 u m l 3 们 它允许用不可的图形结构对 系统的不同方面进行表示 其中一种结构叫作活动图 它与p e t r i 网相似 统一建模语 言是一个系统 它允许分析员从很多种可用的方法中选择一种最合适的表示方法 以上这些基于图论的方法都有表示法简单直观的优点 但也都有表达能力不足的局 限 它们都能够很好地描述元素对之间的关系 比如任务 代理和文件之间的关系 但 五邑人学硕j 学位论文 是它们都不能很好地表示集合之间的关系 3 1 1 但是 在很多情况下 集合与集合之间的 映射比点对点之间的映射能更好地表示工作流系统组件之间的关系 比如 一个任务的 输入和输出都有可能是多个文件 此时 上面那些方法在表示两个或以上文件之间的连 接关系时表现出了能力的不足 与或图 a n d o rd i g r a p h s 解决了这个问题 但是与 或图这种可视化的表示方法比较笨拙 而且没有建立起代数形式的理论结构 3 1 1 另外一个试图解决这些问题的图形结构叫作超图 h i g r a p h 3 1 在超图中 结点叫 作b l o b s 边是b l o b t o b l o b 的映射 一个b l o b 包含一个或多个信息元素与 或 一个或 多个b l o b 所以 b l o b 是一个递归结构 b l o b 可以包含另一个b l o b 另一个b l o b 又可 以包含其它的b l o b 以此类推 所以 超图是一个表示集合与集合之间映射的一个强大 的工具 1 2 2 基于计算机的流程分析工具 工作流通过不同方法建模后 最终还需要转化成能为工作流引擎所解析的工作流定 义语言 工作流管理联盟在这一方面的研究和标准化上一直走在最前面 早在1 9 9 6 年 就提出w p d l 语言 近年来又推出基于x m l 的x p d l 语言 3 2 1 基于扩展标记语言 l 的平台就是一种实施工作流模型的方法 工作流管理协 会提出了一个叫作工作流扩展标记语言 w f x m l 的描述和实施工作流模型的标准 另外 微软公司为电子商务文件传讯系统开发了基于x m l 的叫作b i z t a l k 的产品 而 且b i z t a l k 已经被应用到了b 2 b 的商业模式中 x m l 方法的价值在于在流程之间提供 了一种柔性的和可适应的接口 但是它并没有处理因工作流整合和分解而产生的分析和 重新设计等问题的能力 工作流管理系统中一个重要的课题就是要为待描述的过程定义提供一种通用过程 描述 表现能力强和便于形式化验证的工作流过程模型 一个好的工作流过程模型应该 是一个具有高度的灵活性 可靠性 可用性 可伸缩性和互操作性的工作流管理系统的 关键和基础 3 3 1 目前 有很多方法和工具可用于描述工作流过程模型 关于工作流过程模型的研究 还很不成熟 各种研究机构和工作流管理系统的开发机构提出了各种各样的工作流过程 模型 w f m c a c v s 9 6 a a l9 6 a e n 9 3 m w 9 6 m w f 9 2 f w 9 7 s y x 9 9 y y h 0 0 这些模 型各有千秋 优缺点共存 下面先对他们进行分类评述 划 第一种是正文方式的 有相 应语法和语义解释的工作流过程模型 该模型主要解决工作流产品之间方便地交换工作 流定义和互操作的问题 其缺点是不直观 使用不方便 另外由于相应的语义解释是非 五邑大学硕j 学位论文 形式化的 不仅容易产生歧义而且也不能用来进行分析和验证 这类模型有w f m c 的 w p d l i b mf l o w m a r k 的f d l m e t e o r 2 的w i l 和n i s t 的p s l 等 第二种是基于图形 表达方式的工作流过程模型 如 流程图 状态图 活动网络图等 尽管它们各自的侧 重点不同 但总的来讲 这类方法直观 使用方便 缺点是表达能力有限 形式化方面 欠佳 第三种是基于语言行为理论 s p e e c h a c t i o nt h e o r y 的对话式工作流过程模型 它 通过客户方与服务方之间的对话来描写工作流流程 其优点是形式化方面好 定义的流 程灵活多变 但对以可定制流程为主要特征的工作流管理系统不很适用 第四种是形式 化的工作流过程模型 工作流过程的一个重要特点是它可以包含并行过程 现有的并行 计算模型 如p e t r i 网模型等 p e t f i 网模型能够分析工作流管理中的很多重要问题 但 是它主要是面对时间和冲突分析的 所以对工作流中组件之间的连接和交互却无能为 力 基于以上的分析 本研究提出了一种基于m e t a 图的工作流过程模型 它不仅能够 表示工作流中各种组件之间的关系 而且具有很强的形式化分析能力 能够分析工作流 中组件之间的有效连接和他们之间的交互关系 1 3 论文研究内容及创新之处 1 3 1 论文的研究内容 本文的研究对象是制造业的生产制造流程 即本文的研究对象是制造业的主体流程 生产型流程 本文主要研究基于信息技术的生产型流程的设计 即对制造业的生产 型流程进行信息流和物流 本文没有考虑资金流 方面的设计 因为物流涉及供应链网 络 而供应链网络跟产品结构 b o m 和流程结构有关 所以可以根据企业的b o m 表 对制造业物流进行m e t a 图建模和分析 企业的信息流涉及企业资源计划 e r p 所以 可以根据企业e r p 的基本流程对信息流进行m e t a 图建模和分析 因为文献 5 7 已经对物流进行了研究 所以本文主要对生产型流程的信息流进行研 究 即主要是研究企业内部的业务流程 e l 冲系统的基本流程 本文建立了制造业信 息流的m e t a 图模型 在制造业的信息流模型中 有三种主要元素 信息 任务 功能 和资源 借助m e t a 图理论 可以对其进行一些形式化的操作 根据操作结果 可以对 信息 任务和资源进行分析和管理 在此基础之上 借助m e t a 图的形式化分析能力 能对组织流程进行优化和重组 从而提高企业流程的效率和可管理性 基于以上的分析 论文的研究框架如图1 1 所示 五邑大学硕士学位论文 图1 1 论文的研究框架 1 3 2 论文的创新之处 论文以m e t a 图理论为基础 应用工作流系统的分析工具和方法 对制造业工作流 管理系统进行了研究 给出了基于m e t a 图的制造业工作流的一种形式化建模与分析方 法 建立了制造业的物流和信息流模型 在此基础上 利用m e t a 图的属性对供应链信 息流进行了深入的研究 并应用到了制造业工作流的实例研究中 总之 论文可能存在 以下两点创新 第一 本文认为 制造业中的物流主要与产品结构有关 所以可以根据b o m 表对 物流进行m e t a 图建模 制造业中的信息流主要与企业资源计划 e r p 有关 可以根 五邑大学硕 学位论文 据e r p 的基本流程对其进行m e t a 图建模 第 建立了基于m e t a 图的制造业工作流的形式化分析模型 该模型不仅具有传 统模型的可视化分析能力 而且还具有传统模型所不具有的形式化分析能力 这一点对 开发基于m e t a 图的工作流管理软件系统奠定了基础 五邑人学硕士学位论文 第二章业务流程管理概述 2 1 业务流程概述 业务流程是社会分工演变的产物 它是为了实现企业某个经营目标的一个过程 3 5 即在部分或者全部组织机构和人员的参与下 利用企业资源 包括所需的处理设备 计 算机软硬件 信息库和知识库等等 按照预先确定的业务规则 在参与者和组织机构 之间进行文档 信息和任务的传递 并进行同常任务处理和经营决策 从而实现预定的 经营目标 2 1 1 业务流程的概念 对于业务流程的定义 至今尚未形成统一的认识 牛津英语大词典 将流程定义 为 一个或一系列连续有规律的行动 这些行动以确定的方式发生或执行 导致特定结 果的实现 一般情况下 流程是由一系列单独的任务或作业组成的 使一个输入经流程 变成输出的全过程 a l l a nm s c h e r r 提出了一个关于流程输入或输出关系的认识 他认 为 流程对输入的处理可能是转变 转换或仅仅是原样输出 3 6 1 最系统地将业务流程作为一个重要的分析对象的是波特 在1 9 8 0 年左右 他把这 个概念运用在 企业竞争优势 的研究之中 紧随其后的研究者是麦肯锡的两位管理咨 询师 p e t e r s 和w a t e r m a n 1 9 8 2 他们在研究探讨了质量管理 组织结构 企业家精 神以及授权等一系列决定员工是否表现卓越或致力于一流服务的因素 3 7 1 d a v e n p o r t 和s h o r t 将流程定义为 为特定顾客或市场提供特定产品或服务而实施的 一系列精心设计的活动 他们认为 流程强调的是工作任务如何在组织中得以完成 相应地 流程有两个重要特征 一是面向顾客 包括组织外部的和组织内部的顾客 二 是跨越职能部门 分支机构或子单位的既有边界 根据上述思想 他们把业务流程定义 为 以达成特殊业务成果目标的一系列有逻辑相关性的任务 作为规范和独立的管理理论科学体系的一部分 业务流程的概念是以e p s r c 革新 制造活动的重要组成部分的姿态出现的 同时 它在技术前沿透视组织的年终报告中以 主题词的形式出现 在i m i 研究报告中 业务流程被界定为 一系列将组织运作和顾客 需求连接起来的活动一 米勒则把业务流程分析解释为 理解组织业务如何开展的一种 方式 3 8 l 2 1 2 业务流程的分类 可以按照多种标准对业务流程进行分类 五邑人学硕上学位论文 按照流程所在行业的划分 有制造业流程 金融或保险业流程 电力业流程 服务业流程等 按照流程的组织范围划分 3 9 1 部门内流程 比如o a 办公自动化 内部的流程 2 部门间流程 比如p d m 系统中产品发布流程和工程更改流程 它们通常跨设 计 工艺和制造等几个部门 3 企业问流程 比如供应商采购流程 产品销售流程等 按照流程的内容划分 删 1 主体流程 指那些响应顾客需求 为顾客生产产品或提供服务的过程 比如 市场营销 生产制造 售后服务等 它们直接给企业带来经济利益 2 支持流程 为主体过程提供必要的支持 比如维持生产所必需的采购活动 人力资源活动 财务活动等 3 管理流程 一般位于企业内部 用于管理和协调上述两类过程 如o a 和p d m 中的文档流程等 按照流程的结构化性质划分 4 1 1 生产型流程 p r o d u c t i o np r o c e s s 高度结构化 模型变种很少 每天需要处 理大量流程实例 比如保险索赔流程 2 管理型流程 a d m i n i s t r a t i v ep r o c e s s 存在若干预先定义好的选择路由 结 构良好 实例驱动 流程实例数量较多 比如o a 中的文档评审流程 3 特殊型流程 a dh o cp r o c e s s 流程的结构难以完全精确定义 流程实例执 行时可能需要动态调整结构 需要处理异常情况 比如软件项目开发管理中的流程 4 协作型流程 c o l l a b o r a t i v ep r o c e s s 难以定义过程模型 主要偏重于通讯和 信息共享 比如协同设计 一般研究将这种流程排除在业务流程之外 2 2 基于信息技术的业务流程设计 企业业务流程是建立在系统思考分析的逻辑上 采用系统一体化的方法 业务流程 设计涉及到信息 需求 预测 计划 采购 生产 仓储 运输和交付等过程 其目的 是要按尽可能低的成本 以最快的速度支持业务活动 以时间为基础的流程优化 是以 增值和反应速度为基准的 企业之间的竞争包括产品的竞争和业务系统的竞争 产品服务的竞争重点在于制定 五邑入学硕上学位论文 产品服务的经营战略 为客户提供正确的产品与产品的组合 业务系统的竞争在于建立 一种组织结构和机制 在正确的时问 地点提供产品 确保向客户提供高价值的服务 组织的战略导向为识别客户 包括潜在客户 明确经营目标和快速反应 为此 组织 要发挥规模 多种事业的组合与专业经营的有效结合 的经济性 速度的经济性和网络 合作关系网络 的经济性 现代企业信息管理系统e r p c r m s c m 在企业管理中 的作用就是发挥组织的规模 速度和合作的经济性 企业价值链由企业内部的业务处理 系统e r p 企业问的业务处理系统s c m 企业与客户间的关系管理系统c r m 构成 只 有e r p c r m s c m 结合起来 才能对企业发挥大的作用 4 2 2 2 1 客户关系管理 c r m c r m 是在1 1 r 技术支持下的一种商业哲学和商业艺术 它要在网络环境下与客户交 流 并在这种交流中 使客户获得满意服务 而商家获得实际利益 商务整合与以往的 企业管理信息系统相比 c r m 的主要创新之处在于 4 3 1 c r m 把公司内部各个部门过去孤立和分散的客户数据综合起来 从而使得公 司对每个客户都能有一个比较全面 完整的了解 2 实施c r m 后 公司留给客户的自始至终都是一个统一的形象 3 不管公司通过什么渠道与客户交往 与客户的每一次接触都是个性化的 每 一次交往都有详细的记录 4 公司在每一次与客户的交往中学到新的经验 加强了对客户 市场及各方面 情况的了解 根据这些反馈改进工作 使公司整体的服务比以往更加优秀 实现上述的要求 c r m 基本的信息流程如图2 1 所示 图2 1c r m 基本信息流程 从图中可以知道 c r m 的作用 就是企业依据顾客信息制定市场计划和投资策略 客户跟踪到销售应用 与客户保持互动 五邑大学硕上学位论文 2 2 2 企业资源计划 e r p e r p 是当前企业最高端的电子商务解决方案 现在已经有学者开始研究协同商务 这是e r p 的发展方向 1 4 4 企业里的人力流 物流 资金流和信息流都可以通过e r p 应用系统进行管理 e r p 系统集成了企业的所有系统功能 如制造 零售 分销 付款 回账 库存 账户 人力资源 采购 同时e r p 执行了公司核心业务 增加了客户服务项目 因此 提高了企业形象 e r p 还成为企业与其它企业的信息桥梁 因为e r p 提供了完全的系 统整合 涉及到企业内外管理 具体也体现在财务数据的整合 制造业流程的标准化 以及人力资源信息的标准化 所以 e r p 的基本流程可以如图2 2 所示 训一 厂 执行 图2 2e r p 基本流程图 一 戈 一 五邑大学硕上学位论文 从图中可以看出 e r p 的功能是集成顾客 供应商的信息 整合企业资源 部门功 能及数量与时间 1 企业资源整合 e r p 将企业内部的生产 设备 人力和资金等资源与企业的 顾客几供应商资源整合在一起 2 部门功能整合 e r p 集中整合企业的销售 设计 采购 生产和运输等业务 活动 企业中销售 研发 制造等部门的目标 功能是有差异的 这种差异性的后果是 企业进行部门之间的协作才能整体运行 为此要花费时间和资源 整合功能决定组织整 体运行效率 使企业的业务流程高效运行 高速度 高质量地完成生产任务 3 数量与时问整合 e r p 系统协助企业解决了制造管理中最根本的产品 原材 料及半成品在 数量 和 时序 上的 连动问题 实现了企业缩短生产周期和减少 库存的目标 2 2 3 供应链管理 s c m 供应链管理是计划 组织和控制从最初原料到最终产品及其消费的整个业务过程 这些流程链接了从供应商到顾客的所有企业 供应链包含了由企业内部和外部为顾客制 造产品和提供服务的各职能部门所形成的价值链 大多数企业同时是各种供应链的成员 在每一个供应链中提供产品或服务 向各种 供应商购买原料 又将产品卖给各种客户 从典型的企业做法来看 每一个供应链都分 为两个部分 其一是内部链接 其二是外部链接 内外部的链接构成了跨企业供应链 其目的就是要 1 在供应链中建立企业间的通信联系 2 增进对企业现有运营的认识 3 在供应链成员中获得共同项目的机会 2 3 业务流程的优化与重组 流程必须具备能力和效率 流程质量决定企业经营管理的实际运行效率 效益 因此 企业的质量管理体系应分析顾客需求 设计有助于实现顾客满意的产品和服务的 工作流程 并保持这些流程得到控制和管理 从而保证企业的质量管理 也就是说 企 业工作流程管理是企业管理水平的实际体现 决定着企业经营工作 管理工作及业务