自20世紀(jì)90年代初業(yè)務(wù)流程重組(business process reengineering，BPR)的概念提出以后，過程工程被公認(rèn)為企業(yè)提高生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品和服務(wù)質(zhì)量、增強競爭能力的關(guān)鍵。軟件過程也是一種企業(yè)過程，類似于BPR的研究，軟件過程改進(software process improvement，SPI)逐漸成為軟件工程領(lǐng)域和軟件體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的重要研究方向之一。一方面伴隨著IS09000和CMM在軟件業(yè)的聲譽鵲起，SPI研究的深度和廣度在不斷擴展；另一方面，20世紀(jì)90年代中期以后軟件過程和業(yè)務(wù)過程的研究出現(xiàn)了融合的趨勢，許多業(yè)務(wù)過程的管理思想逐漸應(yīng)用于軟件企業(yè)。例如，Aoyma把“敏捷制造”的概念引入到軟件工程，形成了一種全新的軟件開發(fā)模式——敏捷軟件過程(agile software process)。針對BPR理論和實施的脫節(jié)情況，提供了成熟的工作流解決方案。依據(jù)相似性，軟件過程也可以作為工作流來進行分析，這樣的工作流的成功經(jīng)驗可以進一步應(yīng)用于軟件工程中。

    SPI的研究范圍，從深度上可分為方法學(xué)、技術(shù)和工具3個層次，從廣度上包括過程、產(chǎn)品、資源、組織、度量等要素，其中，度量是核心。方法學(xué)是指采用何種改進思想，如CMM和SPICE等，都是改進的指導(dǎo)框架。技術(shù)是指在指導(dǎo)框架約束下所采用的改進手段，如采用PSEE(process centered software engineering environment)環(huán)境，或者采用工作流技術(shù)。在選擇好改進手段后，需要合適的開發(fā)工具，PSEE環(huán)境就有眾多實現(xiàn)工具，比如OIKOS、EPOS、SPADE和北大青鳥等。方法學(xué)層還可以繼續(xù)細(xì)分，如RUP是CMM思想的具體實施辦法，它介于方法學(xué)和技術(shù)之間，可稱為技術(shù)方法層。本文的研究可歸結(jié)到技術(shù)層和工具層，即根據(jù)RUP指導(dǎo)，采用工作流作為支撐技術(shù)。由于軟件過程定義是SPI的一個關(guān)鍵因素，且仿真是軟件工程的使能技術(shù)，是增強過程定義能力的有效手段，所以筆者嘗試用工作流仿真的方法貫穿于SPI實施的全過程。針對SPI研究的技術(shù)層面，本文將提出一個支持SPI的工作流實施框架和軟件工作流元模型，然后進一步闡述工具層面的仿真執(zhí)行機制，最后給出一個軟件過程的仿真實例。

1 支持SPI的工作流實施框架

    工作流技術(shù)日益成熟，已經(jīng)成為支持BPR的強大使能工具，同時隨著軟件工業(yè)和傳統(tǒng)工業(yè)相互借鑒的發(fā)展趨勢，工作流技術(shù)可以應(yīng)用于軟件過程的研究，包括建模、仿真部分和具體執(zhí)行部分。將工作流仿真技術(shù)貫穿到SPI的整個生命周期，圖1就是一個以工作流技術(shù)為支撐的SPI實施框架。面對業(yè)務(wù)目標(biāo)、業(yè)務(wù)流程、競爭環(huán)境和技術(shù)機會的不斷變化，軟件項目、生產(chǎn)線和企業(yè)必須不斷地適應(yīng)這種情況，結(jié)果就出現(xiàn)了大量的反饋現(xiàn)象。圖1包括4個反饋環(huán)節(jié)，它們使企業(yè)在定量度量的基礎(chǔ)上，可以確定且演化分析、管理和改進策略。這些策略有助于采用合適的目標(biāo)和方法來管理、完成項目，提高企業(yè)的軟件生產(chǎn)率、速度和質(zhì)量，并且能預(yù)測和利用變化，而不是消極地應(yīng)付變化。

圖1 支持SPI的工作流實施框架

2 軟件工作流元模型

    在并行工程的研究過程中，為了描述產(chǎn)品開發(fā)過程所涉及的各個要素之間的復(fù)雜關(guān)系，本文提出了P_PROCE(process，product，resource，or ganization，control&evaluation)參考模型。它是一個集成化的多視圖模型，以產(chǎn)品開發(fā)過程為核心，對產(chǎn)品、資源和組織進行綜合評價和控制，并以評價和控制的結(jié)果指導(dǎo)產(chǎn)品開發(fā)過程的重組，達(dá)到產(chǎn)品開發(fā)過程的優(yōu)化運行和管理。后來隨著研究領(lǐng)域的擴展(如軟件工程)，該模型也根據(jù)RUP思想進行了相應(yīng)的擴充，并逐步發(fā)展為圖2所示的軟件工作流元模型。其目的是為了建立一個相對通用的指導(dǎo)模型，以后具體的建模就在該模型的約束框架下進行，可以確保各個實際模型的同構(gòu)性�？刂坪驮u價以度量的方式體現(xiàn)出來，度量目標(biāo)的最初來源是業(yè)務(wù)目標(biāo)，它具體可分解為針對過程、產(chǎn)品、資源和組織的度量。該模型的最大特點是把各要素以及它們的度量結(jié)合在一起，從建模時就為仿真的評價問題做好準(zhǔn)備。

圖2 軟件工作流元模型

    為了對模型進行形式化的描述，采用對象約束語言O(shè)CL(object constraint language)。它是UML的有機組成部分，一方面可以形式化描述UML類模型，另一方面可以定義完整性約束。即在集合論的基礎(chǔ)上，描述類中的變量和類之間的關(guān)系。OCL是種類型語言，基本要素是類型和表達(dá)式，表達(dá)式的基本成分是對象和特性。

    OCL不僅可以用模型結(jié)構(gòu)描述軟件工作流元模型實體，而且可以用表達(dá)式描述實體間的完整性約束關(guān)系。表達(dá)式中self表示一個類的實例，通過由“·”操作符以及類圖中的角色關(guān)聯(lián)組成的導(dǎo)航路徑，可以很方便地從一個對象引用到另一個對象本身或其屬性。除去常見的簡單數(shù)據(jù)類型的操作外，OCL還提供了眾多的集合操作，如select、reject、collect、forAll、exists和iterate操作等。約束關(guān)系可作為元模型的性質(zhì)，其中既包括對基本的結(jié)構(gòu)需求的約束，也包括對屬性的約束。

3 仿真實例與結(jié)果分析

    下面將以一個工作流軟件開發(fā)過程為例進行仿真實驗。為敘述方便，圖3僅列出了一小部分活動，但它包括了基本的工作流環(huán)節(jié)，足以說明問題。圖3是依據(jù)模型所描述的各要素間的關(guān)系，建立起的一個支持ECA規(guī)則的具體的模型。其中包括兩類結(jié)點和兩類關(guān)系。兩類結(jié)點是活動(矩形表示)和邏輯(圓形表示)，活動包括一般活動和開始/結(jié)束活動，均標(biāo)注有id號；邏輯包括各種常見的工作流控制環(huán)節(jié)(串行、分支、子流程、反饋等)，也編上了相應(yīng)的序號。兩類關(guān)系是控制流(實線箭頭表示)和數(shù)據(jù)流(虛線箭頭表示)。有陰影的活動是父活動的，表示它還有下層子活動，如活動2“系統(tǒng)分析”。元模型中的產(chǎn)品、資源、組織和度量信息均以屬性的形式構(gòu)造于各個活動當(dāng)中，例如活動5“評審”。邏輯結(jié)點表示活動的執(zhí)行關(guān)系，邏輯結(jié)點1的內(nèi)容“EndOf(1)ORRule(4，2)”可以解析為“活動1結(jié)束或者滿足邏輯結(jié)點4中的規(guī)則2”，在這種條件下活動2才有可能執(zhí)行。就軟件開發(fā)過程而言，數(shù)據(jù)流里主要包括文檔和代碼對象，把其狀態(tài)(分為active和inactive)也作為一種控制條件，結(jié)合常規(guī)的活動狀態(tài)(waiting、ready、running和end)一起控制流程的運行。

圖3 工作流軟件開發(fā)過程

    對仿真結(jié)果進行度量需要一系列指標(biāo)，從圖2的元模型可知，整個指標(biāo)體系是從過程、資源、組織、產(chǎn)品的角度進行分類的，對于軟件過程改進而言，過程指標(biāo)是最重要的一組指標(biāo)，其他指標(biāo)僅起輔助作用。

    對圖3過程進行30次仿真，然后按照計劃評審技術(shù)中的簡便方法計算期望值E＝(4m+a+b)/6，其中，m表示最可能的值，a表示最樂觀的估計，b表示最悲觀估計。如果想改進軟件過程，有2種方式，一種是流程結(jié)構(gòu)上的調(diào)整，如增刪活動；另一種是參數(shù)上的調(diào)整，如調(diào)整“評審”的通過率。由軟件開發(fā)的特點很容易想到“評審”活動是一個關(guān)鍵活動，如果將其進行調(diào)整，必將引起指標(biāo)值的較大變化。如果提高通過率，顯然會減少時間、降低成本，但錯誤數(shù)就有可能上升；如果在子流程中增加一個“分析評審”活動，如圖4所示，顯然會減少錯誤數(shù)，但時間、成本有可能上升。

圖4 改進的系統(tǒng)分析子流程

4 結(jié)語

    SPI研究的內(nèi)容非常豐富，研究方法也很多。本文從SPI的技術(shù)層面和工具層面進行了探討，借鑒并行工程領(lǐng)域的成功經(jīng)驗，采用相對成熟的工作流技術(shù)，尤其是仿真來涉足軟件工程領(lǐng)域的熱點問題，在本文的基礎(chǔ)上還需要做進一步的工作。根據(jù)CMM各級特點，對仿真的要求是有差異的，仿真度量也存在一個逐漸提高的能力成熟度問題，度量指標(biāo)在各個級別應(yīng)該是可以適當(dāng)裁減的。軟件過程仿真是最近幾年的研究熱點，其手段以系統(tǒng)動力學(xué)為主，系統(tǒng)動力學(xué)對影響因子間關(guān)系的研究比較充分，應(yīng)該可以結(jié)合到離散事件仿真的整體框架之中。此外仿真還需要解決歷史數(shù)據(jù)的挖掘問題，從中得到仿真環(huán)境的參考設(shè)置，增加仿真實驗的可信度。仿真指標(biāo)可以用AHP或其他多目標(biāo)分析方法進行綜合處理，定量地得到各組仿真結(jié)果的優(yōu)劣，而不是僅僅通過主觀判斷，這樣便于將來對輸入?yún)��?shù)進行自動優(yōu)化，例如采取遺傳算法或模擬退火算法等優(yōu)化方法。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標(biāo)題：基于動態(tài)工作流系統(tǒng)BPR的軟件過程改進與控制

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