面向協作的虛擬企業過程建模研究與進展評述

摘要：協同管理是網絡經濟中現代企業的新需求，越來越多的業務過程需要跨越組織邊界的協作。協同管理具有的虛擬性、動態性、開放性等特性，迫切需要有效的建模方法支持。文章綜述了協作業務過程建模的方法和技術，指出近期研究的若干內容和方向，以推動其在國內的研究與發展。

關鍵詞：虛擬企業；協作業務過程；建模方法

一、 引言

協作的思想，最早在20世紀60年代被應用于計算機科學和系統科學。近幾年來開始被應用于管理科學。Gartner Group公司在1999年8月首次提出了協同商務的概念，隨之帶來了管理思想的一次變革，業界和學術界提出了多種協同商務的解決方案。在此背景下，企業協同管理成為網絡經濟中現代企業的新需求，虛擬企業、動態聯盟等新型企業形態逐漸涌現。

協同管理具有的虛擬性、動態性、開放性等特性，對信息系統的開發提出了挑戰。隨著越來越多的業務過程需要跨越組織邊界的協作，企業協同管理迫切需要有效的協作過程建模支持。

計算機技術、人工智能的發展，為企業過程建模的研究提供了基礎。隨著面向業務過程逐漸成為研究的熱點，產生了大量支持業務過程的建模技術和工具、方法論。其中，針對協作過程建模的研究正逐漸成為研究的焦點和趨勢，研究仍處于起步階段。本文綜述了協作過程建模的方法和技術，特別指出了近期研究的若干內容和方向，以推動其在國內的研究與發展。

二、 協作建模概述

協作是一種在協調的方式下共同行動的狀態。工作群組中的協作具有目標、活動、相互依賴關系和活動者等四個要素，以及多種特征，包括：所有成員共享一個目標，但其子目標很可以不一致，甚至相沖突；協作的完成需要獲知他人的所思所想、所做所為；協作人員之間存在相互依賴。同時，協作意味著具有更多的正式關系和共同使命的協議，在計劃的制訂、角色的區分和交流的渠道等方面有著嚴格地定義；資源配置得以相互認可，風險和收益可以共享或補償；決策權仍然保留在各自的組織中。此外，協作從本質上就是分散的，其分散的特征隨相關性的復雜程度而不同，包括活動在時間和空間上的分散性，協作團體中的成員數目，異質交互工作領域的結構復雜性，成員專業化的程度和范圍，工作領域的不確定因素等等。協作中的活動越分散，協作活動的連接將可能越來越復雜。

三、 協作業務過程建模研究

圍繞過程建模，國內外學者開展了一系列研究，提出了許多引人注目的理論框架和方法。比較著名的方法有：RAD、IDEF、BPMN和PERA方法。另外，工作流技術、Petri網和面向對象方法等也被應用到過程建模研究中。但眾多模型紛繁復雜，建模的出發點不同，解決問題的思路不同，適用的對象也不同。不利于協作建模理論的深入發展。在協作企業中，合作是依據所建立的過程模型進行的。其中，任務、活動彼此相互約束，這種約束關系觸發了任務、活動的連續動作，對這些任務及活動的控制與管理就成為對協作的控制與管理。業務過程建模不僅需要描述業務過程，更要捕捉協作的特征。因此，本文將從上述兩個方面對理論結果進行評述：一是圍繞協作的影響因素和特征，對建模方法進行總結；二是從建模方法的角度，闡述協作過程建模的相關成果。

1. 協作的特征。

一些學者面向供應鏈領域，試圖確定影響協作的關鍵因素，并對其協作過程建模。對協作環境的要素、關鍵參數和績效指標進行建模，能夠有效的改善協作供應鏈的績效。其中，技術和知識是研究比較多的兩個因素。為管理跨越企業的物資流以及信息流，協作供應鏈受到其支撐技術的影響。而Donghui Lin從跨越文化的協作流程角度，Michael Cebulla使用知識擴散的方法，Cheng-Ter Ho利用分散知識模型，研究協作流程建模。此外，Haoxun Chen等認為基于價格的協作是一種協作模式，類似的，Guido Boella提出應使用基于價值而不是基于信息的協作語言，對自治的agent和組織之間的協作建模。其他的爭論還有，Anderson認為成員企業的生產能力是否一致是協作成功的關鍵因素。Jose A. Ceroni則認為協作系統的邊際收益決定了協作的效果。Christopher J. Medlina認為存在相關性的協同，協作興趣在某種程度上影響了協作過程的結果。

在協作企業中，協作業務流程由一系列邏輯相關的活動組成，而活動和資源分散在各個伙伴企業中，需要恰當地分配和共享資源。協作過程建模需要詳細剖析協作過程的細節，集中于過程中的協作活動。首先，關于業務規則的考慮。供應鏈運作偏好模型（2001）雖詳細的描述了供應鏈流程的細節，但沒有涉及業務規則。相比之下，Sunjae Lee和Hong mei Gou的研究更適合與虛擬企業協作的情形。Sunjae Lee建立的狀態驅動的業務過程模型，明確地區分了業務規則和業務過程。Hong mei Gou提出的建模方法可以將業務流程分為活動與資源兩種類型。

第二，關于協作角色及其之間的溝通。“角色”的概念更有助于理解協作的內容。角色能夠將過程中的活動組成為與特定參與者相關的工作集，而交互能夠顯示這些參與者之間的相互關系。并進一步將其與其他建模方法結合。基于Role Interaction Networks、Role Activity Diagrams構建的協作模型，以及基于任務和角色的工作流模型，均描述了不同角色之間的溝通。

第三，關于協作的過程和目標。協作中存在兩個或更多獨立的組織和組織個體，他們為了共同的目標建立了合作的關系。協作是在信息技術的支持下向更大的目標的集成和協調。多數過程建模研究集中于某種類型的過程圖，顯示業務過程中的協作活動。但過程圖的關鍵因素完全一致——活動、活動連接器、活動的協作模式。這些方法很少考慮協作的目標，從業務目標中分離出協作部分與內在部分。多數方法雖然能夠描述參與者在過程中的行為，卻無法清晰表述特定目標在相關交互中被執行的過程。一些學者從不同角度試圖提出解決辦法。Lin將協作機制的需求分為3層：commitment、role、activity；Narjes Khezami利用多代理系統，使用RosettaNet、web服務、本體技術結合，紛紛提出面向目標的建模方法。Artur Caetano等利用角色建模進行了解決，利用面向目標的概念將一個業務流程模型分解為一個業務目標模型和一個角色模型。Workflow Reference Model將業務過程定義為流程或活動的集合，以突出企業的業務目標。Onur Demir？觟rs更提出了一種基于業務目標和基本流程挖掘業務流程需求的方法，為軟件開發中的需求確定提供支持。

2. 建模方法。

在傳統的信息系統開發中，過程建模被大量用于業務過程的分析和再造。隨著面向業務過程逐漸成為研究的熱點（Hammer Champy，1993），產生了大量支持業務過程的建模技術和工具、方法論。其中，針對協作過程的建模方法研究成果雖然不多，存在幾個比較明顯的趨勢。

首先，針對協作特點，一些學者在現有建模方法的基礎上進行了提高和改進。業務過程模型主要用于幾種目的：了解業務過程、針對業務過程做決策，或開發業務過程軟件。目的在一定程度上與模型的特征相關聯。根據不同的目的，應選擇更適合的業務過程模型。由于相關方法眾多，而且缺乏這方面的指導，選擇合適的技術和方法相對較困難。如針對業務流程的動態性特征，許多傳統的方法并不能捕捉協作業務流程的動態性，如建模工具ARIS，Darija Ivandic Vidovic指出其無法有效的提供動態性建模支持。針對這個問題，Graham McLoed使用UML Class Diagram，提出了一整套的用于進行業務流程建模的技術，實現了基于業務需求動態的反映業務流程背景。

第二，眾多學者利用組織間的工作流來研究協作業務流程，并將web服務與工作流技術相結合。工作流技術作為一種群協作技術為支持虛擬企業的運行提供了有效的方法，在組織間的工作流研究中協作是關鍵的因素。其中許多研究已經出現了針對協作的支持。Weiss提出的agent協作機制，定義了人員及其角色。Omicini和Zambonelli提出的協作模型，使用協作agent來執行計劃、協作與管理的職能。Jingtao Yang建立的DFM（Document Flow Model）表示法，雖然面向異步web服務通信，但其基于協作機制保證了業務流程的動態改變和長期運行。

此外，基于工作流系統提供組織間的協作，必須解決業務流程之間相互通信的問題。因為在實際應用中，多數的工作流方法基于間接、匿名、不受指導并異步的通信模型，基于數據驅動而不是控制驅動。近期已有研究提出了一些解決方案，如支持交互業務流程通信的服務、用于描述業務流程之間協作的algebras、Robert P. Biuk-Aghai提出的包括目標、行動信息的信息模型等。Shuying Wang提出的基于代理的工作流模型，面向企業內部和企業之間的工作流協作，同時利用web服務實現了通信和服務的描述。而Andreas Wombacher針對信息損失的問題，利用工作流技術進行了解決；Wilhelm Dangelmaier針對流程協作中的工作流管理問題，提出了在支持計劃執行和分散組織結構的建模方法。

四、 進一步的研究內容和方向

從目前的研究狀況看，針對協作業務過程的建模，還有許多難點問題亟待解決，無論理論研究還是應用實踐都僅是初步的，均有待進一步完善，在這一領域開展更深入的研究是十分有價值的。

首先，目前尚無通用的協作建模框架。眾多研究各自有不同的角度、思路解決業務過程中的協作問題，但在業務過程的層次上，針對協作的必要環節和因素缺乏統一的考慮。傳統的過程建模方法中，沒有將協作與相關的績效指標、特定過程、活動連接起來的單獨方法。

其次，已有的過程建模方法缺乏通用的建立在本體或語義上的正式定義。如“任務”和“活動”都用于表述過程的組成部分，“協作”和“合作”都表示工作中的協作。不同的建模方法使用術語不一致，難以對同一概念進行比較。

第三，一些建模方法試圖對業務過程的實際情況進行完整地建模，而有些方法僅對特定過程的某方面進行建模，最典型的就是信息流建模，缺乏控制流建模。這些方法之間存在很大的區別，孰優孰劣尚需討論。

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基金項目：教育部人文社會科學研究青年項目（項目號：11YJC630288），北京市哲學社會科學規劃項目資助。

作者簡介：張巍，中央財經大學信息學院副教授，北京航空航天大學的管理科學與工程博士；朱艷春，北京師范大學經濟與工商管理學院副教授，北京航空航天大學的管理科學與工程博士。

收稿日期：2012-12-26。