无论是在发达国家，还是在发展中国家，制造业在国民经济中均占据主要地位。它是将可用资源与能源通过制造过程，转化为可供人们使用或利用的工业品或生活消费品的行业。在各个国家的企业生产力构成中，制造业涉及国民经济的大量行业，如机械、建筑、电子、轻工、食品、军工、航天等。制造业门类众多，千差万别，但大体上分为两大类：①加工制造业，以生产消费品为主；②装备制造业，以生产资料的生产为主。计世资讯副总经理曹开彬认为，中国作为制造业大国，对制造业ERP的研究显得更为有价值。在他看来，制造业ERP无疑是当前ERP市场乃至管理软件领域的一大热点。在2009年4月计世资讯公布的《2009中国制造业ERP行业白皮书》中可以获取这样一个信息，2008年中国生产制造ERP市场规模达到37.8亿元，比2007年同比增长16.7％，而上一年度的市场增长率是26.6％，生产制造ERP市场受国际金融危机等综合因素冲击制造行业的间接影响，增幅有所回落。从2008年ERP整体市场情况来看，生产制造ERP市场增长速度继续领跑于ERP总体市场。2009年，中国面向制造业ERP的企业建模框架研究——高长元祁凯生产制造ERP市场规模为43.4亿元，比2008年同比增长14.8％，增长速度受整个制造业宏观环境影响，有可能达到近1O年的历史低点，计世资讯预测2010年市场将恢复快速上升趋势，未来5年生产制造ERP市场将呈高速发展态势，生产制造ERP增长速度将继续领先于国内ERP总体市场，在整个ERP市场中占有越来越重要的地位，全面带动国内ERP总体市场的发展。

目前，在制造业ERP系统开发及实施过程中，普遍缺乏企业模型的支持，不是从管理模式及制造模式方面考虑设计支持制造业ERP的企业模型，而是直接设计系统模型，导致需求模型与实际系统模型脱节，从而使得设计的ERP系统缺乏柔性，不能满足多样化需求。由此，在当前国内外制造业ERP发展的关键阶段，研究和设计一种面向制造业ERP系统开发和实施的企业建模体系及方法具有重要的意义。

1 制造业ERP对企业模型的需求分析

企业建模是企业实施先进制造模式、企业经营过程重组及信息化工程的重要基础，同时也是ERP成功实施的前提。现代制造业的高度复杂性，已使人们认识到用全方位企业模型体系来描述企业对象的必要性。研究一种既能完整地表达企业结构、支持企业诊断优化，又能充分考虑ERP实施的要求、支持ERP快速正确实施的建模方法，具有重要的意义。制造业的生产类型多种多样，主要分为大量生产、单件小批量生产、多品种小批量生产及大规模定制。不同生产类型对ERP有不同的需求，因此，ERP不仅应该满足不同生产类型的需要，而且要满足多种生产类型结合的需要，应该具备柔性及动态性。同时，精益生产、并行工程、敏捷制造及网络化制造等先进制造模式的出现也对制造业ERP产生了影响。为了适应先进的制造模式，ERP应该具有敏捷性、集成性、协作性及可扩展性。随之，构件技术、工作流技术、多代理技术等得到了广泛的应用，但是，这些技术的应用大部分是从软件设计开发这个环节上进行应用的，缺乏有效的企业模型作为支持，导致需求与软件之间存在严重的脱节。只有有效的企业模型和一些重构技术相结合；才能提高ERP的灵活性，因此，制造业ERP要能够支持不同的生产类型，适应先进的制造模式，体现供应链管理的思想，同时能支持业务流程重组。综上，本文从生产组织方式、先进制造模式、供应链管理及业务流程重组角度，对支持制造业ERP的企业模型作相应的需求分析。

(1)混合生产组织方式对企业模型的需求

不同的生产类型需要不同的生产组织方式，激烈的市场竞争，需要混合的生产组织方式。制造业ERP要支持不同的生产类型，必须有灵活的生产组织模型、生产过程模型、生产计划模型、产品模型及BOM等作为支持。

(2)先进制造模式对企业模型的需求

以前文提到的4种制造模式为例，提出对企业模型的需求。精益生产的核心就是消除一切浪费，它需要精确的物料需求计算，故需要物料需求计划模型作为支持，当然，资源模型也是不可或缺的。敏捷制造对企业模型的需求是非常明确的，它需要产品模型、过程模型、企业合作模型、组织模型及资源模型的支持。并行工程需要产品模型、过程模型及冲突协调模型的支持。网络化制造是比较复杂的，它需要企业间的协作，所以对企业模型的需求主要有资源共享模型、共享信息模型等。

(3)供应链管理对企业模型的需求

供应链管理涉及企业自身与上下游企业之间的供应协作关系，所以需要以过程模型为核心的全局供应链管理模型。除此之外，由于多个企业之间的合作，还需要建立共享信息模型，从而实现企业间数据的集成。

(4)业务流程重组对企业模型的需求

企业建模是业务过程重组的重要基础。企业模型通过定义企业的业务过程、组织、功能信息等视图，供企业业务过程分析使用，其中，过程建模是支持业务流程重组的核心，系统开发人员根据可以形式化定义的过程模型设计相应的信息系统，使建立的系统能够按业务过程实现横向集成，而不是按照传统的部门或功能划分结构。同时还需要组织模型、资源模型及数据模型为其提供支持。

2 企业建模体系对比分析

目前，比较典型的企业建模体系框架，主要有国外的CIMOSA、ARIS、GRAI、Zachman、PERA、GERA及国内的集成化企业建模7种。现有的企业建模框架都具有多层次、多视图及多阶段的特点，不同的企业模型框架对维度的展开程度、视图的划分及生命周期的阶段都存在差异。同时，建模工具支持方面也存在差异，导致模型的可操作性等情况也相应地存在差异，具体的对比分析见表1。

表1 企业建模体系对比分析

 

根据上述对比分析，在维度的展开方面，只有CIMOSA、GERA及集成化企业建模具有三维结构即视图维、生命周期维及通用层次维，其余均为二维，缺少通用层次维，也就是说，没有考虑模型的演进过程。在视图的划分上各不相同，视图之间的关系除了Zachman框架外，其他都是集成的关系。另外，在表格中没有体现出视图建模的先后顺序，不同框架的建模顺序各不相同。CIMOSA是从功能视图出发，扩展出组织视图和资源视图，最后得到信息视图；ARIS是以控制视图为核心，将数据视图、组织视图和功能视图集成起来；GRAI是从功能视图开始，扩展出物理视图、决策视图和信息视图；PERA先建立功能模型，再建立实施模型；GERA从功能视图扩展到信息视图、组织视图和结构视图；集成化企业建模以产品视图为先导，以过程视图为核心。生命周期覆盖的阶段普遍都在建立期，也就是说，大多数建模框架不支持运行及维护阶段的建模。另外，从可操作性方面可以得出，目前开发支持建模的工具仍是需要解决的问题，只有少数建模框架有相应的建模工具支持，其中，ARIS Toolset是支持ARIS实施的较为完善的建模工具，集成化企业建模工具系统为集成化企业建模提供了支持。同样，Framework Software公司为Zachman框架开发的支持工具也使Zachman框架具有很强的可操作性。总之，从对比分析结果来看，集成化企业建模框架在视图划分、生命周期覆盖阶段的全面性及模型的可操作性上都具有相对优势。

综上，一个良好的企业建模体系应具备以下特点：①应该具有能够描述企业模型演进过程的通用层次维；②视图的划分应该能够全面地描述企业的不同侧面；③能够支持整个生命周期的建模；④开发相应的建模工具，使得模型的可操作性增强。3 面向制造业ERP的企业建模框架

从前文对企业建模体系的对比分析来看，集成化企业建模体系具有相对优势。集成化企业建模方法及工具的应用为全面描述企业特征、企业诊断及企业模型仿真等方面提供了有效的支持，同时在这些方面做出了卓越的贡献。目前，动态企业建模(dynamic enterprise modeling，DEM)方法的出现，为构筑柔性ERP提供了良好的解决方案。荷兰的BAAN公司提出了下一代ERP，即动态企业建模的思想，并已将其付诸实施。DEM通过BANN Orgware系统提供为客户定制的知识工具、方法及业务参考模型的集合，支持ERP系统重构。在企业参考模型与ERP相结合方面，SAP公司也处于领先地位，它通过与ARIS相结合，利用已有的参考模型实现系统重构。近几年，一些学者在企业建模与ERP应用相结合的领域展开了相关的研究。赵或等提出的面向信息化整体解决方案的集成化企业建模框架，从信息化整体解决方案的角度，提出模型内容和结构随生命周期阶段的不同而不同，并研究了各阶段模型的关系及演化过程，最后，给出了建模系统的功能框架，但该文缺少与ERP应用的相关研究。吴士亮等对行业化ERP的企业建模框架进行研究，此建模框架分为5个维度，除了传统的三维结构外，还增加了支持工具维和系统复用管理维，但是，增加的这2个维度和其他的三维有交叉、相似的功能，且文中对增加的这2个维度并没有给出详细的分析。战德臣等提出了面向ERP全生命周期的建模方法，并开发了相应的工具作为支持，主要从生命周期的角度提出建模需求，而对于描述整个企业的视图维的划分及关系描述存在一定的不足。吕瑞峰等提出以统一视图为核心的支持ERP快速实施的企业建模体系及方法，但在视图维与生命周期维的关系分析上存在一些不足。

针对这些问题，本文运用集成化企业建模的多层次、多视图、多阶段的结构特点全面描述制造业，并结合DEM支持业务流程重组的柔性ERP系统设计思想，建立面向制造业ERP的建模框架，该框架不仅要对制造业进行全方位的描述，而且要满足制造业ERP的需求，建立的模型要支持ERP开发及实施过程的整个生命周期，使得面向制造业的ERP具有柔性，具体见图1。

 

图1 面向制造业ERP的建模体系

3.1 视图维设计

本研究设计的视图维包括组织视图、资源视图、过程视图、功能视图及信息视图，这样的划分可以从不同侧面描述制造业的基本特征。同时，这些视图也是构成ERP系统的基本要素。

(1)组织视图描述制造业的组织结构、角色信息及各组织之间的关系，为ERP系统的用户管理及权限管理提供依据。组织视图中建立的模型不仅要能够支持典型的制造业组织结构，还要支持业务流程重组以及超竞争环境下的组织结构创新。

(2)资源视图描述了以产品生命周期为核心的制造业资源的分类信息、资源的使用情况及企业间合作的资源利用关系，为网络化制造模式下的ERP系统提供了资源信息模型、资源共享模型等，用以支持ERP的资源配置，同时也是企业协同工作的基础。

(3)过程视图作为整个视图维的核心，无论是从制造业过程重组角度，还是支持ERP重构及集成角度，过程模型都起着至关重要的作用。它描述了企业整体的业务逻辑关系，又包括一些子业务子系统的业务流程，面向过程的ERP系统能够支持业务流程重组及供应链集成。

(4)功能视图和信息视图是在过程视图的基础上抽取出来的，根据过程模型中的任务和活动，设计执行任务所需的功能，在功能设计的基础上，设计数据库等方面的信息模型。各个视图不是相互独立的，而是密切关联的，互相存在信息交互及引用关系，各个视图之间的具体关系见图2。

 

图2 视图维各视图之间的关系

本文采用单个视图先行的技术路线建立面向制造业ERP的企业模型。首先建立组织视图，因为一般企业的组织结构在一定时间内是相对固定的，所以先对其组织结构进行建模。在组织视图之后建立资源视图，根据组织机构对资源的需求，可以很快对资源进行建模。在此基础上，建立过程视图，过程视图抽取组织视图和资源视图的一些相关元素，构成活动的组织属性和资源属性。最后，由过程视图抽取出功能视图和信息视图。每个视图维建立的模型都应该支持制造业ERP开发及实施的整个生命周期。同时，为了实现制造业ERP系统的柔性及可重构性，这些模型还要遵循通用层次维的模型演化过程。

3.2 生命周期维设计

ERP系统的全生命周期包括需求分析、系统设计、系统实施及运行维护4个阶段。面向制造业ERP的建模体系必须能够支持ERP的整个生命周期，因此，建模体系的生命周期维也相应地分为这4个阶段。这4个阶段的具体内容与已有的建模体系内容不同。已有的建模体系在生命周期维的划分上，主要是针对描述企业所建立的模型的整个生命周期，在系统实施阶段所建立的模型依然是建立ERP系统的需求模型，而在运行维护阶段主要是对模型进行仿真、改进。这种方法就导致了企业模型与系统模型的脱节，在ERP系统实施过程中，当制造业过程或其他方面发生变化时，ERP不能做出及时的反应，导致重构系统的成本及时间大大增加。

本研究设计的4个阶段是与ERP系统从开发到实施完全对应的，不同阶段所需要的模型是不同的，同一个模型在不同阶段其模型内容也是不同的：在需求分析阶段，分析制造业的组织结构、资源类型及整体的业务流程，建立的模型与具体实施技术无关，只是对企业需求的抽取过程；在系统设计阶段，主要是对整体的业务流程进行分解，抽取出功能模型，并设计功能构件为系统实施做准备；在系统实施阶段，根据构建软件的体系结构，对各功能构件进行组装配置，根据具体需求构建ERP客户化定制模型；在运行维护阶段，对建立的模型进行监控，及时发现新的需求，将新的需求信息返回到需求分析阶段。在整个生命周期过程中，每个阶段的界限不是特别清晰，模型是不断演进的，呈螺旋上升趋势。生命周期维与视图维的关系见图3。

 

3 生命周期维与视图维的关系

生命周期维的各个阶段都需要模型的支持，但是，同一模型在不同阶段其内容是不同的，例如，过程模型在需求分析、系统设计及运行维护阶段都出现了，但其内容却不相同；需求分析阶段是描述制造业整个运营流程的，与具体实现无关；系统设计阶段的流程是根据ERP的需求，把过程模型分解成多个子模型，以便抽取出详细的功能；在运行维护阶段，过程模型的形式已经细化到活动及活动之间的逻辑关系，用来监控系统的运行情况。组织模型在需求分析阶段描述的是企业的组织结构，而在运行维护阶段描述的则是用户的权限。资源模型在需求分析阶段主要是描述资源的分类等情况，在系统维护阶段则主要描述资源信息、与其他系统的共享信息。系统实施阶段的业务构件模型、功能构件模型及信息元模型已经用代码描述了。

3.3 通用层次维设计

根据制造业的特点，可以发现制造业是非常复杂的，但同一行业间又存在大量的相似性，利用这些共性的业务可以建立一些参考模型；同时，同一行业中的不同企业又存在很多差异，这又需要建立个性化模型，因此，本研究根据CIMOSA和集成化企业建模体系的思想，对通用层次维进行了划分，包括模型构件层、参考模型层及应用模型层。模型构件层主要包括通用的模型构件，例如，一些建模活动相关的规则、术语、服务及协议等；参考模型层是在通用模型的基础上，通过对生产经营方式相近的典型业务和企业行为特征进行抽取，建立相应的参考模型，每种参考模型通常可以应用于一个行业的所有或部分企业，为快速实施ERP提供了基础；应用模型层是根据不同企业的个性化需要，在参考模型的基础上进行修改，最后形成适合于不同企业的应用模型，它同样属于新系统的参考模型。通用层次维中各个层次之间的关系及其与视图维、生命周期维的关系见图4。

 

图4 通用层次维模型演化过程

由图4可看出，通用层次维的3个层次之间的关系是模型演进的过程，有2个方向：①模型构件层一参考模型层一应用模型层，这个过程是由通用到部分通用再到专用的过程；②应用模型层一参考模型层一模型构件层，这个过程是由特殊到一般的过程，不断地抽取模型的共性特征，最后得到通用的模型构件。通用层次维与视图维也密切相关，每个层次存在不同的视图模型，同一个视图模型在不同的层次其内容也不同。以过程模型为例，过程模型在模型构件层以业务构件的形式存在；在参考模型面向制造业ERP的企业建模框架研究——高长元祁凯层则是以不同企业的相同或相似的业务流程存在，这个层次的模型是比较粗的；在应用模型层就是根据业务构件的组合和参考模型的修改得来的，是根据企业不同的需求而建立的个性化的过程模型。通用层次维与生命周期维是互相贯穿的，在生命周期维的不同阶段都需要通用层次维的3个层次作为支持，相应地，通用层次维不同层次的模型都遍历整个生命周期。这里也存在着2个方向：对于新系统的开发，通用层次维与生命周期维的正向保持一致；系统重构则与生命周期维的反向保持一致。

4 结语

根据制造业ERP系统开发及实施过程中普遍缺乏企业模型的支持，导致制造业ERP不能满足个性化需求、缺乏柔性等问题，本文从制造业生产类型、先进制造模式、供应链管理及业务流程重组等方面对制造业ERP的需求特点进行了分析，验证了面向制造业ERP的企业建模的必要性。在此基础上，对现有的企业建模体系进行对比分析，同时，根据对企业建模的需求，结合集成化企业建模和DEM的思想构建了面向制造业ERP的企业建模框架。该框架分为视图维、生命周期维及通用层次维，结合ERP的特点，分别对几个维度进行详细设计，并分析了各个维度之间的关系及模型在各阶段的演进过程。本文设计的面向制造业ERP的企业建模框架，为设计开发及实施柔性ERP系统奠定了基础。