2.4 虛擬企業建模研究

虛擬企業模型應面向虛擬企業的全生命周期，以企業級的集成為基礎，綜合全面地反映虛擬企業過程、功能、信息、資源和組織多方面的內容，并應具備較好的動態性能。

2.4.1 虛擬企業建模體系結構

在參考CIM-OSA、ARIS等建模體系結構的基礎上，建立VEM體系結構。它從不同角度對虛擬企業進行了描述，規定了虛擬企業建模的階段、內容、任務和模型構件的基本框架，為虛擬企業的開發和實施提供理論指導和規范化的標準。

VEM體系結構是由生命周期維、視圖模型維、通用程度維組成的一個三維的立方體結構（見圖2.3），體系結構的每個側面描述了企業建模關心的不同階段、不同視圖和不同建模構件的通用性程度。視圖模型維包括組織視圖、資源視圖、信息視圖、過程視圖和功能視圖，并以過程視圖為中心雙向擴展來逐步建立其他視圖（各視圖表達了模型的一部分，也稱為視圖模型。比如，過程視圖可理解為過程模型）。生命周期維面向虛擬企業模型的生命周期，定義了需求定義、設計說明和實施描述三個層次。通用程度維根據VEM構件的通用性，分為通用層、部分通用層和專用層。

2.4.2 虛擬企業集成化多視圖模型

基于VEM體系，結合虛擬企業的特點建立虛擬企業集成化多視圖模型（見圖2.4），它描述了各視圖之間的聯系，體現了企業外部的宏觀集成與企業內部的中觀與微觀集成。三層集成模型由VEM體系的五個視圖和兩個輔助視圖（約束視圖和價值鏈視圖）來進行描述。模型的上部為動態聯盟的模型，下部為合作企業參與虛擬企業部分的模型，它是合作企業模型的提取與優化。

宏觀集成是指參與動態聯盟的外部項目組之間的集成。中觀集成是指合作企業內部項目組之間的集成。微觀集成是指合作企業內部基本組織元之間的集成。為了表達各視圖之間的約束關系，我們引入了約束視圖；為了表達各視圖中元素對整個虛擬企業目標的貢獻，我們引入了價值鏈視圖。約束視圖和價值鏈視圖并不是獨立的視圖，它們是從其他視圖中抽取有關信息形成面向特定目標的邏輯視圖，物理上它們存在于其他視圖之中。其中組織視圖與資源視圖的微觀集成表示各基本組織元如何利用資源來執行過程，它反映了虛擬企業的體系結構（見圖2.1）中各組成要素的相互關系。

2.4.3 虛擬企業建模方法

由于動態聯盟是在不斷變化的全球市場環境中形成的跨企業的動態組織，其相關影響因素很多，如市場機遇變化與競爭需求、產品實現過程與核心資源、企業伙伴與關系協調、企業動態組織方式、利益與風險的分配格局等。但虛擬企業的建立往往需要在很短的時間內快速完成，因此需要有一套專門的虛擬企業建模方法體系為動態聯盟企業的組織與運營提供全過程的指導與參照。

2.4.3.1 虛擬企業建模方法體系

我們提出一種面向對象的集成化多視圖虛擬企業建模方法VEMM（Virtual Enterprise Modeling Methodology, VEMM）。VEMM體系以模型管理體系為核心，輔以多視圖模型、參考模型庫及集成化計算機支撐環境，共同支持虛擬企業生命周期中的所有描述與建模工作，并通過外部接口實現與外部系統的無縫連接，其基本框架結構如圖2.5所示。

1）多視圖模型

VEM應從多個側面描述動態聯盟，避免單視圖建模的信息缺乏問題。完整的虛擬企業模型應該包含動態聯盟的過程、功能、信息、資源、組織等五個視圖。各視圖之間不是孤立的，它們應以過程視圖為中心來控制其他視圖，面向過程來定義所需的功能、資源、組織和信息。過程視圖將引用組織視圖和資源視圖中定義的某些屬性。

模型采用面向對象的分析和設計方法以及UML表達方法，盡量使模型具有統一、可重用性、可擴充性和易維護性等特點。

2）參考模型庫

虛擬企業參考模型庫是提高VEM效率的有效方法。應研究不同建模階段、不同模型視圖的基本構件形式，建立基本構件模型庫，并以不同的行業為背景分別建立虛擬企業參考模型庫。

3）模型管理體系

模型管理體系包括質量管理、可視化工具、模型分析、模型輸出/導入、模型查詢工具、語法語義定義、代碼生成工具和逆向工程工具等。其中，質量管理對模型的語法正確性、一致性、完備性、RRS（Reconfigurable, Reusable, Scalable；可重構、可重用、可擴充）性能和文檔完備性進行檢測和評價，可視化工具將評價結果以圖形或圖表的形式輸出，模型分析用以對模型進行可行性分析、敏捷性分析、風險利益分析和價值分析等，模型輸出/導入功能可使模型間轉換方便，模型查詢工具可為參考模型的查詢提供方便，語法語義定義通過擴展UML以支持VEM的特殊需求，代碼生成工具和逆向工程工具則實現了模型到信息系統開發階段代碼框架的無損轉換，并維護開發的信息系統與模型的一致性。

4）外部接口

通過定義和開發專用接口實現模型與外部系統的無縫連接。鑒于過程模型與WfMS工作流模型的相似性，可以將過程模型作為WfMS的工作流參考模型，甚至直接作為工作流模型。鑒于虛擬企業模型與ERP模型在很大程度上具有一致性，虛擬企業模型可直接作為ERP系統實施的指導或開發的基礎。另外，虛擬企業模型中與產品有關的資源、組織和信息模型所生成的代碼框架可以直接為PDM（Product Data Management，產品數據管理）所用。

5）集成化計算機支撐環境

為了進一步支持建模工作，需要采用集成化的計算機環境來予以支持。集成化的計算機支撐環境包括計算機建模與仿真工具、群體決策支持體系、計算機集成軟件平臺、Intranet/Internet網絡、人機協同接口等。

2.4.3.2 虛擬企業建模過程

使用VEMM方法進行建模包括建模準備、需求定義、設計說明、實施描述和運行維護共五個階段，其中需求定義、設計說明、實施描述階段針對VEM體系中的需求定義、設計說明、實施描述三個層次進行建模。各階段要完成的工作內容如下：

1）建模準備階段

（1）對機遇產品的核心過程進行業務調查、現狀分析，獲取市場和用戶需求信息。

（2）建立VEMM的集成化計算機支撐環境，滿足虛擬企業異構環境下分布式建模的需求。選擇合適的建模工具，針對VEM的特殊需求擴展UML語法、語義。

（2）為了提高建模的效率，根據虛擬企業的實際情況，利用模型查詢工具尋找參考模型庫內相應行業的參考模型。如有合適的參考模型，對其進行適應性修改；否則，創建全新的模型。

2）需求定義階段

在需求定義階段主要完成建立定義層模型，它描述過程、組織、功能、資源和信息的需求。所有這些視圖表述的內容都將完全地反映在設計說明層的細化描述中。

（1）在獲取需求并進行過程分析后，根據分析的結果抽取過程，用活動圖（或順序圖、合作圖）建立起過程模型。

根據設計者對過程的理解、對UML的運用技巧及喜好可采用不同的表達方式來描述過程。一般來講，需求定義層過程模型采用活動圖表達較為合適。

（2）根據過程完成的功能，采用用例圖來建立功能模型。用例圖中包含角色（可映射為組織視圖要素）、用例和各用例間的關系，每個用例表達一個功能實體。

（3）針對每個用例，編寫用例說明來描述功能內部活動的業務流程，主要用領域語言描述需求。

（4）如果用例內部存在并發行為或者流程比較復雜，則建立該用例的活動圖。這里的活動圖用來輔助說明用例，但也可以用來作為進一步過程分解的參考。

（5）根據功能模型中的角色確定組織模型。該階段主要描述組織的需求。

（6）根據過程、功能和組織模型中涉及的信息和資源建立起資源模型和信息模型，主要表達機遇產品的資源需求和信息需求等。

3）設計說明階段

在設計說明階段主要完成設計說明層模型，它是整個建模環節的關鍵，以需求定義層模型為基礎進行更為深入的建模。該層涉及過程內部細節的設計，需要伙伴企業更深入地參與，各模型分解的層次和細化的粒度以及建模的先后次序視具體情況而定。

（1）將需求定義層模型按企業功能分解為相對獨立的子模型，采用模型輸出（Export）功能將子模型分發給各合作企業。盟主企業負責本企業內部的建模和維護各伙伴企業子模型相互聯系的部分。

（2）各企業根據子模型進行建模，并定期或不定期地更新盟主企業保留的模型關聯部分，保持同盟主企業相關部分版本的一致性。

①過程模型：設計說明層的過程模型是對需求定義層的過程模型進行分解和設計。隨著過程的細化，其所涉及的資源、組織和信息也越來越具體。過程分解的粒度要滿足職責可述性，即在虛擬企業過程中，大量活動的結果是完成了某種功能，起了某種作用，造成了某種影響等。為建立適合虛擬企業的過程模型，可能會引起伙伴企業過程重組，這一階段是動態聯盟與伙伴企業互相設計、互相滿足的過程，伙伴企業提供過程重組方案給動態聯盟，以實現優化過程設計。根據分解的粒度，過程模型用活動圖、順序圖和合作圖表示。

②功能模型：設計說明層的功能模型是在需求定義層功能模型的基礎上對其進行分解和設計，并對分解的各功能實體進行描述。每個功能實體需要一個或多個過程來實現。根據集成的需要，可用包圖對功能實體進行劃分而形成功能子系統。

③信息模型：信息模型是從信息集成的角度，對機遇產品實現所需求的信息及其傳遞與交換關系進行詳細的設計與描述。在設計說明層階段，信息實體的粒度視其他視圖分解的粒度而定。信息模型可采用多種模型圖表達，但一般以類圖為主。

④資源模型：資源模型對需求定義層資源模型進行分解和設計。根據資源的類型建立資源分類樹，根據資源的地理分布建立資源池。

⑤組織模型：設計說明層的組織視圖是對需求定義層組織視圖的分解和設計，用來描述組成動態聯盟的ET—IT—BOU—人員組織結構及其相互聯系。組織模型的設計可能會引起伙伴企業的組織重組，有效的組織重組可降低過程集成的難度。

⑥約束模型：根據需要抽取各視圖之間的約束關系創建約束視圖。

（3）各伙伴企業完成子模型設計后，盟主企業采用模型導入（Import）功能將子模型引入。

（4）對子模型進行聯接優化，建立總的模型一覽圖，檢查模型的正確性、完備性和一致性。

4）實施描述階段

在實施描述階段完成實施描述層模型，它是在設計說明層的基礎上面向過程實施建立企業模型，其描述的粒度以能滿足過程實施為宜。

（1）過程模型應描述到基本操作，建立其詳細的順序圖或合作圖。功能模型、資源模型、信息模型應描述到原子級實體對象，并將對象類分配到相應的構件圖中以支持動態鏈接庫和執行代碼的生成。信息模型直接轉化為可映射為各種數據庫的中性文件。

（2）根據虛擬企業分布性和動態性特點，對其軟、硬件和運行環境進行部署，建立配置圖。

（3）模型仿真及實例化。將虛擬企業模型實例化，對其信息流、物流、價值流進行仿真優化，根據需要進行可行性分析、風險利益分析、敏捷性分析和價值分析，建立價值鏈視圖。

5）運行維護階段

（1）文檔管理和版本控制，可借助相應的文檔管理和版本控制軟件來進行。

（2）從模型構件、對象和數據層對模型RRS性能進行評價，抽取通用部分豐富參考模型庫。

（3）選擇需要生成的面向對象語言，利用代碼生成工具生成支持信息系統開發的代碼框架。選擇需要生成的數據庫類型，利用代碼生成工具生成支持信息系統開發的數據庫。根據開發中的變動利用逆向工程工具更新原模型。

（4）定義并開發模型與外部系統的接口，完成模型與WfMS、PDM、ERP系統的無縫連接。

根據以上虛擬企業建模過程，可以給出VEM不同視圖在主要階段的描述內容和表達方法。VEM的三層次五視圖描述的內容如表2.1所示。

VEM各視圖的表達方法如表2.2所示，根據模型圖的表達功能將其分為不同的功能域（邵維忠，1999）。