支持业务流程管理的工作流建模和分析理论研究_流程管理(BPM)_管理信息化

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1、支持业务流程管理的工作流建模和分析理论研究（二）_流程管理(BPM)_管理信息化2 全生命周期和多视图的BPM三维框架 BPM具有潜在的高风险和高收益的特点，企业在实施BPM的过程中，除了坚定的信心、足够的耐心和严密的组织外，还必须有一套理论先进且现实可行的方法论的支持。本章参照CIMS-OSA模型的分层思想而提出的基于全生命周期和多视图的BPM三维框架模型是对BPM方法论的有益探讨，它也是全文的理论基础。 2.1 BPM的三维框架 图2.1是本文提出的BPM三维框架模型，三个坐标向分别代表生命周期维、多视图维和支撑方法维。其中生命周期维借鉴了产品生命周期（PLC）和过程重构生命周期（PRLC

2、）的思想，从时间角度将流程管理视为一个全生命周期的过程，称之为业务流程生命周期（BPLC：Business Process Life Cycle），它包括流程设计和流程定义与执行等几个大的阶段，每个阶段又可分为若干小的阶段；多视图维定义了三类视图：目标视图、过程视图和组织视图，分别回答了BPM 所关心的三个最基本的问题：Why、What/How 和Who，即为什么？做什么/怎么做？谁做？目标视图需要最先明确，而过程视图和组织视图则相互影响、相互增长；策略、规则和支撑方法维汇集了BPM的实施策略、规则和本文提出和使用的一些关键技术。 2.2 BPM的全生命周期维 与产品的一生需经历调研、设计、工

3、艺、制造、销售、维修、报废等多阶段类似，业务流程也具有鲜明的阶段性特点。如图2.2所示，BPLC被分为五个大的周期阶段（State）：流程设计阶段、流程定义阶段、流程运行阶段、流程挖掘阶段和流程再造阶段。与产品生命周期不同的是，这是一个循环周期，流程再造往往意味着新流程设计过程的开始，而并不表示老流程的彻底死亡。不同阶段之间的方框代表关口（Gate），它们对应若干决策评审点，由于业务流程对企业的管理和运作具有重要意义，因此严格的阶段评审是必需的，评审未通过就不能进入下一阶段，这些可避免重大的决策和操作失误。另外，流程运行阶段和挖掘阶段是部分重叠的，它表明当流程启用一段时间后，已积累有若干的历史

4、数据，就可以进行挖掘了。 1流程设计阶段 IDEF0 模型如图2.3(1)，输入、输出分别为流程的设计需求和流程设计方案。本阶段的主要任务是根据预先定义的目标，参照AS-IS流程进行TO-BE流程设计。TO-BE流程指企业将要设计的流程，与之对应，AS-IS 指企业现有的流程、或者是咨询公司提供的针对特定行业或特定类型案例的流程模板、或者是其它企业的相似流程。流程的设计基本上都不是从一张白纸开始，而是参照AS-IS 流程，根据企业实际进行局部的修改，并最终生成TO-BE 流程的概念模型。TO-BE 流程的设计过程如下的修改，并最终生成TO-BE 流程的概念模型。TO-BE 流程的设计过程如下：

5、第一步是确定流程设计的目标，这包括（1）收集来自各方（客户、普通业务工程师、管理者）的目标需求；（2）评估不同目标的兼容性；（3）针对不一致的目标，进行平衡和取舍。业务流程的目标可分为功能目标和非功能目标两类，例如，“销售保险”是一个功能目标，而“高度自主性”和“集成化工作”则可认为是一些非功能目标，另外，功能目标通常也具有层次性，需要进行分解，第三章将详细论述。 第二步是分析和评估AS-IS 流程，AS-IS 流程可能还没有图形化的描述，因此需要首先需要绘制出用例图（Use Case Diagram）或者活动场景图（Scenario Diagram），更全面的描述手段是角色活动图（RAD：R

6、ole Activity Diagram），它既能描述出活动的执行顺序，又能描述出不同活动的执行角色；有了这些图形化的描述后，就可以对AS-IS流程进行分析和评估了。如果AS-IS流程已经历过流程挖掘阶段，有若干的数据积累，定量分析是可能的。但大多数情况下，仅能进行定性分析，定性分析的评价指标就是流程的非功能目标。一般来说，企业中不同层次的用户关心的流程目标是不同的，对于管理者来说，他们关心的目标如表2.1。 第三步是确定流程的约束，对约束进行描述，并分类管理。流程的约束通常分为组织约束、控制约束、数据约束和时间约束等四类。组织约束指某些任务必须由特定角色的用户来执行，或者某些不同的任务必须由

7、不同/相同的人执行，比如“软件开发和软件测试任务必须对应不同角色的用户”、“借贷申请和申请修改则必须是同一个用户”等等；控制约束对任务执行的先后关系进行约束，括顺序关系、并发关系、选择关系、同步、循环等；数据约束代表流程数据对象的提供/使用关系，比如“任务B 需要使用任务A 产生的数据”；时间约束包括流程截止日期、关键任务截止日期和时间跨度等方面的约束，比如“投诉处理任务必须在投诉处理流程实例启动的三天后结束”就是一个典型的时间约束。另外，收集约束过程中，还需要剔除一些冗余的约束，如果存在相互矛盾的约束，则需要进行取舍或者对某些过于严格的约束进行松弛。最后以约束表的形式提供所有约束。 流程设计

8、过程中需要根据不同的现状和目标而采取不同的实施策略。通常存在三种不同的情况：其一是目前的流程已经存在，且效率良好，但为了适应信息化的发展而需要对流程进行电子化或者调整；其二是目前的流程虽然存在，但发现的问题很多，或者严重不能适应企业信息化建设的要求，比如ERP 系统或PDM系统的要求；其三是企业目前并不存在这样的流程，它是为业务的需要而新设计的，比如一个新项目的管理流程等。表2.3 列出了三类情况的不同点。 2流程定义阶段 IDEF0模型如图输入、输出分别为流程设计方案和流程定义模型。本阶段的主要任务是根据上一阶段生成的TO-BE 流程概念设计模型，生成特定工作流管理系统能够识别的流程定义语言

9、，因此本阶段的前就是企业已经完成对工作流管理系统的选型。绝大部分商业工作流管理系统都提供了友好的可视化的流程定义界面，流程设计师可以方便地定义出过程模型，对于复杂的模型而言，定义阶段的结构分析是必不可少的。 3流程运行阶段 IDEF0模型。第一步是流程定义模型的部署及配置。流程定义模型需要署到工作流管理系统的服务器上，才能由工作流引擎解释执行。以一个常用的基于J2EE平台的工作流管理系统为例，部署过程如下： （1）将流程定义文件和相关的程序逻辑（流程脚本文件、工作表单定义等）一起打包，然后部署到应用服务器（WebLogic、WebSphere、JBoss 等）上； （2）解析流程定义文件，在流

10、程定义数据库中创建相应的数据表，添加定义数据； 第二步是流程实例的运行和调度。工作流模型的每一次运行称为工作流实例，工作流实例有唯一一个启动者。工作流引擎完成对工作流实例的调度，包括（1）路由选择；（2）解析获得任务实例的执行者；（3）将任务实例“推入”执行者的任务箱； 第三步是流程实例运行的监控。监控流程和任务的截止日期、异常情况等，并根据需要进行操作提醒或者启动异常处理程序； 第四步是运行日志的记录。流程实例的每一步操作（包括启动流程、提交任务、创建/修改数据、选择参与人、结束流程等）都记入数据库日志表。 4流程挖掘阶段 IDEF0模型。流程的挖掘是数据挖掘理论和技术在工作流领域中的应用，

11、其目标是挖掘出隐藏在流程日志数据中的知识规则，从而为流程优化和再造提供依据。流程挖掘在目前的业务流程管理和工作流理论研究中几乎是一片空白，仅Grigori对此进行了初步的探讨。流程挖掘的基本步骤包括流程运行日志的收集、流程数据仓库的建立、数据预处理、概念描述、关联规则挖掘和流程实例分类等。 5流程再造阶段 IDEF0模型工作流模型不是一成不变的，经营目标的调整和组织结构的变化都可能提出流程更改需求，即使不考虑外部因素的影响，出于流程优化、去除瓶颈和提高效率的考虑，也需要及时对流程进行再造，这一过程也就是持续过程改进。流程的再造意味着开始了业务流程生命周期的一个新的循环，与初次流程设计不同的是，

12、由于有大量的流程知识（通过流程挖掘获得）可供参考，因而设计的目标将更加明确，工作量也大大降低。 2.3 BPM 的多视图维 多视图维的目标是从不同用户的视角理解和描述流程，它由目标视图、过程视图和组织视图组成。对于企业的高层管理者和顾客来说，他们关心的是流程是否能实现预期的目标，比如能否提高工作效率、节约成本或者获得较好的顾客满意度等，对于普通的管理者或者流程用户来说，更关心的则是流程的过程/组织合理性和可操作性。过程视图也就是流程的过程模型，即流程包括的任务和任务之间的联系；组织视图包括企业的组织结构及过程组织两部分，它除了需要描述清楚组织单元的设置情况外，还需要描述并分析组织单元之间如何动

13、态协调地完成各项流程任务。 企业的组织结构主要有四种类型：（1）按照企业功能进行组织划分和分解，形成金字塔型的组织结构；（2）按照企业不同的产品或项目进行组织划分和分解，形成扁平型的组织结构；（3）按照企业地域分布情况进行组织划分和分解；（4）以上三种方法的混合。实际企业中，第四类组织结构最为普遍。过程组织是组织结构与过程模型的结合部分，它指明任务和信息的传递是如何在组织框架内完成、并在流程的不同生命周期阶段发挥作用的，如下表所示： 按照组织行为学的观点，组织目标的合理性应该先于组织的产生，即组织模型（包括组织结构和组织行为）的建立首先应该基于要完成什么样的任务，以及这些任务如何被完成。因此，

14、对于过程视图与组织视图的关系，BPR 的支持者的看法是“流程决定组织，而不是组织决定流程”，也就是说，在业务流程重构过程中，不要考虑企业现在的组织结构约束，这样才能设计出高效率的流程，流程设计出来后，再根据流程的需要去设计或者改造组织结构。 然而对于大多数企业来说，这样的变动太剧烈，风险也太大。持续过程改进CPI就是另外一种考虑，它对应的是过程与组织的“互增长” 模型。CPI 拒绝剧烈的变化，而追求缓慢持续的改进，在这个过程中，工作流的过程模型可能不断发生变化，作为工作流最重要资源之一的组织必然会发生相应的变化，只不过工作流变化的程度不同，引起组织变化的类型和程度也不同。例如，工作流变化较小时

15、，可能只需要调整组织行为即可满足新的工作流程；而当工作流的变化已经无法通过组织行为的变化来适应时，即要考虑调整组织结构。 2.4 BPM的策略、规则和支撑方法维 BPM的实施策略是指在实施BPM 过程中所采取的策略和组织形式，它包括两种最基本的方式：自顶向下方式和自底向上方式。自顶向下方式是一种“前景驱动”的流程管理，它来源于BPR 中的流程重构思想，即从定义企业实施BPM 的远景目标开始，组织跨部门的实施团队，首先进行高层流程设计，然后逐步对这些目标和流程进行细化。该方式易受到一般员工的抵触，费用较大，周期较长，风险很大，短时间很难看到效率，且对实施团队成员的层次和素质要求都很高，其优点则在

16、于可以集中控制、可操作性好及系统集成度高。自底向上方式是指从设计比较底层的流程开始，待取得一定的成效后再逐步提升到较高层次的流程。这种方式的优势在于操作人员能了解流程和活动的具体情况，由于员工自身的参加，实施阻力相对较小，但由于是自底向上，可能出现对宏观目标考虑不周的情况，将来的业务流程集成也存在困难。因此，在实际应用中，可以考虑将两种方法结合起来使用。为了保证BPM 的实施成功，必须遵循一定的规则，根据国内外BPM 的研究和应用成果，并结合自己的亲身实践，本文总结出如下三个方面的规则： 1 面向观念和思想改变的规则 规则1：企业管理由职能管理向流程管理转变； 规则2：面向客户需求，实现对顾客

17、的单点接触； 规则3：借助于工作流技术和EAI技术； 2 流程的改造 规则4：变事后管理为事前管理，减少不必要的审核、检查、控制等活动； 规则5：分析流程的各个活动，减少不增值的活动； 规则6：减少中间环节，适当对活动给予合并； 规则7：尽量把串行活动变为并行活动； 3 组织的重组 规则8：企业组织结构扁平化，中层管理人员急剧下降； 规则9：基层工作单位不是个人而是自我管理的工作团队，管理者的工作角色由监督变为指导协调。 BPM的成功实施也离不开一些关键支撑技术的支持，它们存在于不同的流程生命周期中，面向不同的BPM 视图。本文对BPM 的支撑技术进行了有益的探索，提出了非精确工作流模型、基于

18、活动和环境约束的动态访问控制（ACBAC）模型，采用了广义随机工作流网对工作流模型进行性能分析，并研究了工作流的仿真技术，在后面的章节里将有详细的论述。 2.5 本章小结 本章从宏观层面出发对业务流程管理的方法论进行研究，提出了全生命周期和多视图的三维框架模型，它的主要特点如下： （1）将BPM视为一个包括设计、定义、运行、挖掘和优化等多个阶段的完整生命周期过程，因此它的内涵远比工作流管理丰富。除了要实现流程定义和工作流执行引擎外，还必须认真考虑流程设计方法，进行流程分析和运行仿真，进行流程数据挖掘和分析，这样才能保证所定义的流程是企业所需要的，是高效合理的，并且能够在企业内或者企业间较大范围

19、内使用； （2）企业不同层次的用户对流程的不同理解形成了流程的多视图，即目标视图、过程视图和组织视图，其中过程视图和组织视图相互影响，缺一不可。目前很多研究存在的问题是：侧重于流程的过程研究，而回避了过程组织的考虑和组织结构的调整； （3）BPM的成功实施离不开正确的策略规则的指导和先进的支撑技术的支持。本文后面几章将详细讨论一些支撑技术，如复杂工作流建模技术、组织建模技术、流程分析技术等，它们存在于不同的生命周期阶段中并面向不同的视图。 2 全生命周期和多视图的BPM三维框架 BPM具有潜在的高风险和高收益的特点，企业在实施BPM的过程中，除了坚定的信心、足够的耐心和严密的组织外，还必须有一

20、套理论先进且现实可行的方法论的支持。本章参照CIMS-OSA模型的分层思想而提出的基于全生命周期和多视图的BPM三维框架模型是对BPM方法论的有益探讨，它也是全文的理论基础。 2.1 BPM的三维框架 图2.1是本文提出的BPM三维框架模型，三个坐标向分别代表生命周期维、多视图维和支撑方法维。其中生命周期维借鉴了产品生命周期（PLC）和过程重构生命周期（PRLC）的思想，从时间角度将流程管理视为一个全生命周期的过程，称之为业务流程生命周期（BPLC：Business Process Life Cycle），它包括流程设计和流程定义与执行等几个大的阶段，每个阶段又可分为若干小的阶段；多视图维定义

21、了三类视图：目标视图、过程视图和组织视图，分别回答了BPM 所关心的三个最基本的问题：Why、What/How 和Who，即为什么？做什么/怎么做？谁做？目标视图需要最先明确，而过程视图和组织视图则相互影响、相互增长；策略、规则和支撑方法维汇集了BPM的实施策略、规则和本文提出和使用的一些关键技术。 2.2 BPM的全生命周期维 与产品的一生需经历调研、设计、工艺、制造、销售、维修、报废等多阶段类似，业务流程也具有鲜明的阶段性特点。如图2.2所示，BPLC被分为五个大的周期阶段（State）：流程设计阶段、流程定义阶段、流程运行阶段、流程挖掘阶段和流程再造阶段。与产品生命周期不同的是，这是一个

22、循环周期，流程再造往往意味着新流程设计过程的开始，而并不表示老流程的彻底死亡。不同阶段之间的方框代表关口（Gate），它们对应若干决策评审点，由于业务流程对企业的管理和运作具有重要意义，因此严格的阶段评审是必需的，评审未通过就不能进入下一阶段，这些可避免重大的决策和操作失误。另外，流程运行阶段和挖掘阶段是部分重叠的，它表明当流程启用一段时间后，已积累有若干的历史数据，就可以进行挖掘了。 1流程设计阶段 IDEF0 模型如图2.3(1)，输入、输出分别为流程的设计需求和流程设计方案。本阶段的主要任务是根据预先定义的目标，参照AS-IS流程进行TO-BE流程设计。TO-BE流程指企业将要设计的流程

23、，与之对应，AS-IS 指企业现有的流程、或者是咨询公司提供的针对特定行业或特定类型案例的流程模板、或者是其它企业的相似流程。流程的设计基本上都不是从一张白纸开始，而是参照AS-IS 流程，根据企业实际进行局部的修改，并最终生成TO-BE 流程的概念模型。TO-BE 流程的设计过程如下的修改，并最终生成TO-BE 流程的概念模型。TO-BE 流程的设计过程如下：第一步是确定流程设计的目标，这包括（1）收集来自各方（客户、普通业务工程师、管理者）的目标需求；（2）评估不同目标的兼容性；（3）针对不一致的目标，进行平衡和取舍。业务流程的目标可分为功能目标和非功能目标两类，例如，“销售保险”是一个功

24、能目标，而“高度自主性”和“集成化工作”则可认为是一些非功能目标，另外，功能目标通常也具有层次性，需要进行分解，第三章将详细论述。 第二步是分析和评估AS-IS 流程，AS-IS 流程可能还没有图形化的描述，因此需要首先需要绘制出用例图（Use Case Diagram）或者活动场景图（Scenario Diagram），更全面的描述手段是角色活动图（RAD：Role Activity Diagram），它既能描述出活动的执行顺序，又能描述出不同活动的执行角色；有了这些图形化的描述后，就可以对AS-IS流程进行分析和评估了。如果AS-IS流程已经历过流程挖掘阶段，有若干的数据积累，定量分析是可

25、能的。但大多数情况下，仅能进行定性分析，定性分析的评价指标就是流程的非功能目标。一般来说，企业中不同层次的用户关心的流程目标是不同的，对于管理者来说，他们关心的目标如表2.1。 第三步是确定流程的约束，对约束进行描述，并分类管理。流程的约束通常分为组织约束、控制约束、数据约束和时间约束等四类。组织约束指某些任务必须由特定角色的用户来执行，或者某些不同的任务必须由不同/相同的人执行，比如“软件开发和软件测试任务必须对应不同角色的用户”、“借贷申请和申请修改则必须是同一个用户”等等；控制约束对任务执行的先后关系进行约束，括顺序关系、并发关系、选择关系、同步、循环等；数据约束代表流程数据对象的提供/使用关系，比如“任务B 需要使用任务A 产生的数据”；时间约束包括流程截止日期、关键任务截止日期和时间跨度等方面的约束，比如“投诉处理任务必须在投诉处理流程实例启动的三天后结束”就是一个典型的时间约束。另外，收集约束过程中，还需要剔除一些冗余的约束，如果存在相互矛盾的约束，则需要进行取舍或者对某些过于严格的约束进行松弛。最后以约束表的形式提供所有约束。