基于人工智能的BPR技术在企业建模中的应用

1、1基于人工智能的BPR 技术在企业建模中的应用杨淑琴1，杨 青2，王延清3(1. 北京工业大学计算机学院，北京 100022；2. 复旦大学金融研究院，上海 200433；3. 华东理工大学商学院，上海 200237 摘 要：采用基于AI 的BPR 建模方法i*模型建立企业业务模型。分析了SD 模型与SR 模型的meta-model 以及形式化表达和图形描述，并给出i*模型用于企业建模的框架、步骤和例子。i*模型基于意图性分析，解决了企业BPR 中战略意图难以与业务流程相结合的问题，是对现有BPR 技术的发展。关键词：企业流程再造；i*模型；战略依赖模型；战略推理模型Application o

2、f BPR Technology Based on AIin Enterprise ModelingYANG Shu-qin1, YANG Qing2, WANG Yan-qing3(1. Computer School, Beijing University of Technology, Beijing 100022; 2. Institution for Financial Studies, Fudan University, Shanghai 200433;3. Business School, East China University of Science & Technology,

3、 Shanghai 200237【Abstract 】This paper systematically discusses a new modeling methodology in BPRi* modeling system which is based on artificialintelligence (AI. The article analyzes meta-models of strategic dependency (SD model and strategic rational (SR of i*modeling system, and it alsogives their

4、formal models. The example and process of BPR adopting i* model has been analyzed as it can contribute to combine strategic intentionswith business processes during enterprise modeling.【Key words】business process reengineering (BPR; i* model; strategic dependency (SD model; strategic rational (SR mo

5、del计 算 机 工 程Computer Engineering第33卷 第18期Vol.33 No.18 2007年9月September 2007博士论文文章编号：10003428(200718000103文献标识码：A中图分类号：TP181 概述企业流程再造(business process reengineering, BPR是人员、IT 和业务流程紧密结合的产物。它最早源于计算机软件中的逆向工程。1990年，美国的Hammer 和Champy 首次提出BPR 的概念：“它对企业的业务流程作根本性的思考和彻底性重建，目的是在成本、质量、服务和速度等方面取得明显的改善，使得企业最大限度地

6、适应以顾客、竞争、变化(3C为特征的现代企业经营环境。”随后在Davenport 与Kettinger 等人的推动下，BPR 研究受到广泛关注1。目前，75%的欧美企业在实施BPR ，Ford 、AT&T、IBM 、西门子等公司的成功案例受到推崇。但是，相关事例也显示出BPR 投资大、收效微等状况，如英国FCD 对全球600个BPR 的调查结果：78%的企业取得的效果与预期相距甚远，45%的企业是负面效益；只有22%的企业取得了成功。究其根源，这是由于BPR 中企业战略意图、目标与业务流程、IT 的整合出现了问题12。一直以来，BPR 与ERP 捆绑在一起，人们认识到的是技术与流程的结合。实质

7、上，BPR 同时改变了技术和社会两方面的因素。在重组中，除了重构“业务流程”，更重要的是“管理流程”的变革，对高层管理战略意图的贯彻和执行是BPR 最终成功的标志。但是现行的BPR 技术大都围绕业务流程分析和设计，不能关注战略层面的公司意图，导致了项目实施过程中出现各种问题。文献1对72种BPR 技术：如QFD 、DFD 、IDEFx 以及软系统方法等分析发现，虽然这些BPR 技术促进了对流程的理解，但是它们强调流程“做什么”，即执行什么业务或活动；对隐藏其后的“为什么”，即意图、动机却无法涉及。因此，在BPR 反思阶段，将IT 、流程和企业人文结合起来，构建企业战略性模型成为变革成功的关键。

8、Yu 和Mylopoulos 等人引入基于目标的软件需求分析技术，并将其发展成软件建模方法25】。本文采用这种方法将企业战略意图和业务流程结合起来，可解决现有BPR 技术的缺陷。2 企业模型体系i*理论模型Yu 2最早提出了基于AI 的组织建模方法，即i*理论模型。它包含战略依赖(strategic dependency, SD模型和战略推理(strategic rationale, SR模型，是一种集社会意图、企业目标和业务流程的动态分析方法2,3。(1SD元模型。SD 模型分析行为人之间的目的依赖关系，提供与目标一致的流程结构；行为人分为依赖者(depender与被依赖者(dependee

9、，二者通过关系(relationship(具体为某一依赖事(dependum连接。依赖关系有资源、软目标、任务和目标4种类型。定义1 SD Meta-Model 形式化表达(见图1 ：SDM=A，acto ，dependump 。其中，A 为行为对象，如Actor ；acto =depender，dependee是业务活动依赖关联集；dependum =Goal，Task ，Resource ，Softgoal是acto 间依赖事dependum 的类别集；Goal 是目标类型集；Task 是任务类型集；Resource 是资源约束集；Softgoal 是软目标类型集。(2SR元模型。SR 模

10、型建议、探索、评价所选择的方案，它通过任务分解(task decomposition link以及手段/目的(means-ends link两种方法衍生职能级的业务流程信息。基金项目：科技部上海市金融信息技术重点实验室项目作者简介：杨淑琴(1956 ，女，博士研究生，主研方向：证券网络信息系统；杨 青、王延清，副教授收稿日期：2006-09-27 E-mail ：yanfsq2 图1 战略依赖的meta-model定义2 SR meta-model形式化描述(见图2 ： SRM=E，dependum 其中，E= Adependum ；实体对象如Entity ，为行为人或目标、任务、资源和软目标

11、的并集；=Means-Ends Link，Task Decomposition Link是分解规则，为E 与其子集间的二元关系，基于目标推理，对SD 模型中的目标/流程问为什么的问题，以寻求最根本的依赖关系；dependum 为acto 间依赖 图2 战略推理的meta-model3 SD/SR模型的概念建模3.1 SD模型的依赖属性(1基本概念。SD 模型的目标是描绘当事人之间意图性的内部结构依赖关系。在BPR 建模概念级层面，有以下命题。概念1 路径指当事人(x，y A 为得到他想要的结果所经过的中间依赖关系，由子目标、子任务、资源和软目标等构成，U x 表示路径集。概念 2 能力指当事人

12、有可达到某目的的路径，则称该当事人有能力达到目标。A(y, u (Uy(u P(u, ；即当事人y 有能力实现，当且仅当在U y 中存在一路径u ，u 的目的是实现。概念 3 可用性如果某当事人有实现的可用路径，并且路径所有的约束都为其所掌握，就称元素对当事人y 来说是可用的，用W(y, 表示。概念4 承诺可用性-承诺命题。如果当事人有能力且有实现某一目标的承诺，那么目标就对依赖方可用。A(y, x C(y,x, W(y, ；即若y 能够实现，且y 承诺为x 实现，那么对y 而言是可用的。概念5 可用性的传递可用性-传递命题。工作授权中要求不仅对y 被依赖方可用，还要求对依赖方x 可用。W(y

13、, C(y,x, W(x, ；即如果对于y 来说可用，并且y 承诺为x 实现目标，那么对x 来说就是可用的。概念6 授权可用性可用性-承诺命题与可用性-传递命题合在一起使授权可用：W(x, y (A(y, C(y,x, ，即如果存在当事人y 能够实现，且承诺为依赖方x 实现目标，那么对x 而言也是可用的。(2依赖算子。SD 模型对当事人的依赖程度用脆弱性来描述，有宽松型、承诺型和关键型3种。D表示输入依赖(当事人作为被依赖方 和D为输出依赖(当事人作为依赖方 ，那么有：算子1 被依赖方的宽松型依赖。当事人y 可以且愿意做到。D(y, A(y, ：当事人y 需要为自身提供依赖事，即作为被依赖方，

14、y 至少有一个实现的路径。算子2 被依赖方的承诺型依赖。在承诺作用下，宽松型依赖变成承诺型依赖。D C (y,x, D(y, C(y,x,算子3 依赖方的信任依赖。当事人x 坚信存在某一当事人y 为依赖事依赖自身。如果当事人y 承诺给x ，那么对x 而言就是可用的，B 是信任算子。D opp (x, B(x, y (D(y, (C(y,x, W(x,算子4 依赖方的宽松型依赖。如果依赖事仅使路径的某一部分不起作用，那么此依赖是宽松的。D Ovul (x,u u (Ux ( u sr(u,u (W(x, W(x,u，sr 为子路径；D Ovul (x, u (Ux ( u D O vul (x,

15、u算子5 依赖方的承诺型依赖。如果不可用，那么路径就不可用，依赖方对的依赖达到了承诺水平。D Cvul (x,u (W(x, W(x,u；D Cvul (x, u (Ux ( u D C vul (x,u算子6 依赖方的关键型依赖：依赖事对所有当事人实现目的过程中所拥有的路径有致命的影响。给定x 的手段目的规则Hx 的情况下，对所有以 为目的的x 的路径而言，一个不可用的会导致 不可用。D Xvul(x, u (Ux( u (Hx(,u, W(x, W(x,3.2 SR模型的构成(1链。SR 模型由多种结点和链组成。结点是元模型中的4种依赖类型，链指手段目的分解和任务分解这两种分解规则。在资源

16、、目标、任务、软目标之间进行分解，会出现多种不同形态的链，如手段-目的链的目标-任务链类(GTLink类 、资源-任务链类(RTLink类 、甚至目标目标链类(GGLink类 、任务-任务链(TTLink类 等(见图3 。 图3 SR 模型框架类图(2路径。SR 模型描述各种依赖事的意图之间的内部特征，它通过路径与其它行动者有联系。路径U x 是行动者A 为实现某目的而需要的结点和链的集合，它是SR 图中的子图，表示含有多种手段-目的关系的某一具体行动过程。可以用类图来定义手段-目的链、规则和路径的关系。图的中心部分是任务-分解链及其相应的依赖链。一个任务可分解为子任务、资源和软目标。每一项都

17、有一个对应的依赖链。类图中的基类任务类定义举例：MetaClass 任务类 ISA 元素类，活动类 IN 类 WITH 属性子任务：任务类 子目标：目标类 资 源：资源类3软目标：软目标类 任务依赖：任务依赖类 目标依赖：目标依赖类 资源依赖：资源依赖类 软目标依赖：软目标依赖类 约束：命题 END其他类型的链类也可以进行定义，如图3左部的目标任务链(GTLink的元子类定义为：MetaClass GTLink类ISA 手段目的链类 WITH 属性目的：目标类 手段：任务类 END路径是手段-目的链的具体化，它的子路径是一个附加属性(含约束 ：MetaClass 路径类 IN 类 ISA 手段

18、目的链类 WITH 属性子路径：路径类 约束子路径的目的对应手段：(u(u的成员子路径=(u的目的就是该子路径的手段or(t 是该子路径的手段，且t 是u 的目的的子元素END流程分析要研究行动者的路径、规则及初始可用元素集，SR 模型的行动者类的结构属性在“行动者SR 类”中定义：MetaClass 行动者SR 类 ISA 行动者类 WITH 属性路径：路径类 规则：规则类 初始可用元素：元素类 END4 i*模型在企业BPR 建模中的应用利用 i*模型进行BPR 建模，分为业务流程分析和流程设计两个阶段(见图4 。 图4 i*模型在BPR 应用中的框架模型4.1 利用i*模型进行流程分析企

19、业战略建模，首先要对流程进行基本分析。i*模型与传统的非意图性流程模型相比，让人更能理解流程的“为什么”、“怎么样”和“如果那么”等问题。它有4个步骤：(1能力。SR 模型中行动者为实现某目的的结点和链的结合需要与SD 模型中的依赖相关联，构成一个涉及多个相互关联的行动者之间的流程。如果存在完成某事的路径，那么行动者就有能力做成此事。(2可用性。“可用性”是在“能力”概念基础上的第2层分析能力。如果行动者相信在流程设计阶段某元素可以在运行阶段成功实施，那么该元素是“可用的”。如果子路径中的所有元素都是可用的，那么该路径就是可用的。(3可行性。“可行性”概念提供了第3层的评价。它用来评价路径中软

20、目标被实现的程度，这是“可用性”的二元结论(可用或不可用 的进一步深入，如果路径的所有软目标都令人满意，称这一路径有可行性。(4可信性。SR 模型依赖于判断和推论，构造模型有多重假设；第4层的分析对这些假设的可信度进行评价。这种多层分析方法能细微地区分建模过程，具有更大的弹性。4.2 利用i*模型进行流程设计流程设计建模过程要使用SR 模型与SD 模型，构建SR 图并详细阐述现实情况以及形成的多种方案，系统地研究做事的新方式并重新组织。框架模型支持以下5种活动：(1提出问题。提出问题可用来限制流程重新设计活动的范围，这对利益相关者有重要影响。SR 模型的目标用来指流程中某种类型的意图，问题就是

21、一个设计目标，它通过构造或改变流程结构，如构成意图性元素目标、任务、资源和软目标，在流程设计中得到解决。(2解决问题。为解决一个问题，可以通过手段-目的链简化到流程元素来寻找可选路径，这些流程元素已经被充分细化，或通过输出依赖授权给另一个行动者。流程设计者必须判断这些规则是否适用于新环境，并从可用性、可信度判断是否合理；可行性评估则帮助如何选择已有方案。(3识别并提出相关问题。流程变革会导致其他因素的影响，软目标也对其他多个软目标有贡献。这些问题原来并没有提出，当寻找并评估新方案时，就要考虑这些相互影响。(4标记已解决问题。对寻找出解决方案的问题要标记，与未解决的问题相区分。有能力的、可用的、

22、可行的、可信的问题要标记成已解决的问题；其先后次序也需要标记。(5识别问题的假设。假设需要被表达出来，它与作为问题提出的流程元素，如目标、任务、资源和软目标不同，表达一个假设并没有改变可选的流程，但为了使假设合理，需添加或修改推理网络。(6假设合理化并接受假设。假设都有正面和负面的支持，假设被接受就是被解决了。这可通过把假设简化成更基本的假设来实现，直到基本假设得到信任或已解决为止。5 应用举例图5是某证券公司应用i*模型在风险管理BRP 建模的具体例子。图5 证券公司分散模式下经纪业务SD/SR图(下转第7页 74.2 性能模拟与比较一维模乘阵列所有单元的结构都很相似，只有单元K-1和其他单

23、元结构和控制稍有不同。笔者具体实现了n=2/4/8,d=1;n=1,d=0的阵列单元K-1和单元i(1k i ，表3给出了在Xilinx xc2v250上实现LSB 和MSB 两种方式时， 4种n 值的阵列单元K-1和单元i 所需的资源(等效门数 。单元K-1的控制比其他单元复杂，试验显示它的延迟比其他单元的延迟大，决定了整个阵列的时钟频率，因此表3只列出了WQ=With QReg; WoQ=Without QReg在单元K-1的延迟。表3 MSB和LSB 方式下不同n 值单元实现代价及延迟8bit 4bit 2bit 1bitGates(WQ 1611 543 150 109Gates(Wo

24、Q 1139 415 136 95 Delay(ns(WQ 4.06 3.61 2.54 2.38 MSB Unit K-1Delay(ns(WoQ 4.06 3.61 2.54 2.38Gates(WQ 1785 635 270 125 MSB Unit IGates(WoQ 1237 495 235 111 Gates(WQ 1884 673 243 170Gates(WoQ 1244 517 221 150 Delay(ns(WQ 6.06 5.33 4.39 3.25 LSB Unit K-1Delay(ns(WoQ 5.51 5.00 3.94 3.21Gates(WQ 1629 5

25、86 219 97 LSB Unit iGates(WoQ 919 389 190 83当域多项式确定时(Without QReg，阵列单元不用存储域矩阵，而是直接用硬连线实现图1中的Qi 操作，实现代价比域多项式可变时(With QReg小。WoQ 行列出的是随机选取一域多项式的实现代价，MSB 方式下，因为单元K-1比单元i 少用了d+1个寄存器，其实现代价比其他单元略小。定义模乘阵列的性能代价指标来综合考虑模乘阵列的性能和代价：11(#(1 /k i k TD gates gates k delay k m =+ 表示模乘阵列实现总代价(单元K-1的门数和k-1倍单元i 的门数之和 和执

26、行总时间(k倍单元K-1的延迟 的积，TD 越小说明性价越好。图3显示了不同n 值下的TD 指标。从中可看出，MSB 方式在域多项式可变和固定时性价指标都好于LSB 方式， 方式简单，5 结束语上成倍提高方式下的ECC 算法的参考文献1 Orlando G, Paar C. A High-performance Reconfigurable Elliptic Curve Processor for GF(2m C/Proc. of Workshop on Cryptographic Hardware and Embedded Systems. Springer-Verlag, 2000: 41

27、-65. 2 El-Gebaly M. Finite Field Multiplier Architectures for Cryptographic ApplicationsD. University of Waterloo, Canada, 2003-03-01. 3 周浩华, 沈 泊, 章倩苓. 一种GF(2k 域的高效乘法器及其VLSI 实现J. 半导体学报, 2001, 22(8.4 Blum T, Paar C. High Radix Montgomery Modular Exponentiation on Reconfigurable HardwareJ. IEEE Transactions on Computers, 2001, 50(7: 759-764.5 Certicom Corp. Standards for Efficient CryptographyZ. (2000-09. .(上接第3页6 结束语i