敏捷供需链管理系统的可重构性研究

文摘：为快速适应供需链的需求变化，支持供需链系统的有效运作，在分析供需链特征的基础上，采用面向对象的方法，将供需链中的共性抽象为对象、过程、单元、实体、代理等不同粒度与层次的系统构件。基于系统构件，针对一般需求，建立了由系统仿真与决策，计划、协调、调度与控制，过程管理等构成的敏捷供需链管理系统（ASCMS）的参考系统。根据特定需求，通过对参考系统进行不同粒度、不同应用范围、不同开发阶段的调整或重构，可以有效地使ASCMS快速满足特定需求，实现系统与环境同步。

关键词：敏捷供需链；敏捷供需链管理；软件重用；参考系统

敏捷供需链管理系统（ASCMS）的可重构性是指在系统原有软硬件资源的基础上，通过调整系统的结构、功能等使系统快速适应需求变化的能力。引起系统需求变化的因素很多，主要有：①敏捷供需链是由供应商、制造商、配送中心、零售店、用户等实体构成的动态企业联盟，对于不同的供需链系统，构成供需链的实体在数量、性质及相互协作方式等方面都会有所不同或发生相应的变化；②在确定的动态企业联盟的前题下，产品及市场的变化会引起企业内部的组织机构、经营策略及管理规程、业务流程、管理信息的内容等发生相应的变化或调整；③信息技术的发展，特别是计算机软硬件技术的发展，会引起支撑系统的软、硬件等发生变化。面对需求的变化，客观上要求ASCMS具有较好的可重构性，使ASCMS能够与需求的变化同步。本文提出一种基于参考系统的可重构方案，即，通过分析供需链管理的特征，抽取其中的共性，将共性抽象成不同类型、不同层次的系统构件及其相互关系。在此基础上，针对一般需求，建立ASCMS的参考系统。通过对参考系统进行不同方面和不同层次的实例化或重构，满足特定需求或需求的变化。

1、系统重构的基础——重用的不同方面及层次

实现系统可重构性的重要基础是重用系统的原有软件资源。狭义的软件重用强调软件代码的重用。实际上，代码重用只是重用的一个方面或层次，除代码重用外，系统结构、各类文档等都可以重用。随着可重用软件构件、标准构件、软件开发工具等越来越丰富，除代码重用之外的其它重用途径显得越来越重要。对于ASCMS而言，可从3个不同的方面理解软件重用，如图1所示。



图1软件重用的不同方面与层次

从应用范围来看，重用可分为特定应用、特定应用域和普遍适用三个层次。普遍适用是指满足一般需求的ASCMS参考系统或原型系统，具有可实例化的不同层次的系统构件和相对稳定的逻辑结构，重用程度最高；针对某一类组织模式（如，以制造商为核心企业，包括供应商、配送中心和零售店等的供需链系统）的供需链的需求对参考系统实例化，得到特定应用域适用的ASCMS，重用程度次之；针对某个特定供需链的需求，对该应用域适用的ASCMS进一步实例化，得到特定应用适用的ASCMS，重用程度最低。因次，建立重用程度高的ASCMS参考系统是研究的重点。

从系统开发的各个阶段来看，实现阶段的重用主要是函数、对象及类实现的代码重用，重用程度最低；设计阶段的重用包括软件结构、各种反复出现的设计模式和设计方法及规范等，重用程度较高；需求分析阶段的重用包括系统体系结构或逻辑结构、问题域的需求特征及需求分析方法等，重用程度最高。因次，系统的需求模型、设计模型、实现模型、相互间的映射关系及相关的文档是ASCMS参考系统不可或缺的组成部分。

从重用的粒度来看，函数、对象及类属于低层次的重用，重用的范围小，但难度小；过程、单元及子系统属于中等层次的重用，重用的范围较大，难度较大；大粒度重用的对象是那些本身独立的系统，但难度最大。因此，分析ASCMS的特征，抽取其中的不同粒度或不同层次的重用对象，是建立ASCMS参考系统的基础。

2、ASCMS特征分析与抽象

研究ASCMS的可重构性，必须首先分析系统中相对稳定的成分与相对变化的成分。虽然特定的供需链系统的管理模式、组织机构、运行方式千差万别，相应的ASCMS各具形态，但是，深入分析供需链的业务活动可以发现：任何一个供需链系统都是由供应商、制造商、配送中心、零售店等企业组成，不同的供需链系统只是企业的数量、性质、相互之间的协作关系不同。供需链系统的核心在于根据企业的性质及相互之间的协作关系，依据相关信息，采用一定的计划、协调、调度与控制方法对企业间的物料、资金进行有效的调度，涉及到的业务活动主要是订单处理、采购、库存、运输、财务、设计/配置、客户咨询与服务等。一般而言，参与供需链的企业类型及企业间的业务活动具有相对的稳定性，而企业的数量、性质、相互之间的协作关系及计划、协调、调度与控制方法具有相对的易变性。

对于不同类型的企业，其业务或功能不同，但涉及到的业务种类（例如，采购、库存、制造、销售等）却是有限的，具有相对的稳定性。进一步考查每一类企业内部可以发现：所有业务活动可以视为一系列管理与决策活动，这些活动的实质是在特定的管理思想与方法的指导与控制下对相关人员、物料、资金、信息等资源进行合理使用和调度。人员、物料、资金、信息等构成业务活动的基本对象。施加于这些对象的操作表现为一组信息的收集、存储、加工、传递等事务处理方法。对象之间的相互关联构成了业务活动的基础，业务活动的执行过程表现为在管理规程的指导下，引用施加于对象的有关事务处理方法，完成特定功能的过程。管理规程构成了策略方法的主要内容，它是管理思想、管理模式的具体体现。各类企业内部的业务种类、各种对象及施加于对象上的各种事务处理方法及对象之间的关联关系具有相对的稳定性，基于某种管理模式和组织机制的管理规程（策略方法）具有相对的易变性。

由此可见，供需链系统实际上是相对稳定性和易变性的统一体。从信息系统的角度出发，我们将人员、物料、资金、信息等抽象为对象；将基本的业务活动抽象为过程；将存在于不同企业中的有限业务种类抽象为单元；将参与供需链的企业抽象为实体；将基于某种计划、协调、调度与控制方法的企业间的各种业务活动抽象为各种代理。将对象、过程、单元、实体及代理作为ASCMS的基本构件，各基本构件的关系见图2。

图2ASCMS的基本构件及其相互关系

对象是存在于企业业务活动中相对稳定的且具有相同或相似的结构特征与行为特征的实体。对象的基本要素有属性、操作、接口说明、及其对应的类。类是对象的软件实现。

过程是业务中为实现某个目标相关活动的协同工作流。例如，出/入库过程。过程的基本要素有属性、操作、对象模型、行为模型、规则定义、接口说明及其对应的组件。过程的对象模型是构成该过程的对象及其相互关系，描述过程相对稳定的静态结构。过程的业务规则是有关管理规程的抽象及形式化描述。过程的行为模型描述一个或多个操作在规则的指导与控制下，引用有关对象操作完成特定功能的动态执行过程，反映了系统相对易变的动态行为。组件是过程的软件实现。

单元是对企业内部业务种类的抽象，由多个密切相关的过程构成，具有相对独立的功能。如，库存、销售管理等。多个过程及其相互关系构成一个单元。

实体是参与供需链的企业或企业内部相对独立的部门，多个单元及其相互关系（取决于特定的管理模式）构成一个实体。例如，供应商、配送中心等。

实体之间业务活动表现为围绕客户订单而进行订单计划的制定及执行等。由于各实体的自主与分散性，完成上述工作须先获取各类实体的信息，然后采用特定的计划与优化算法通过交互和协商的方式进行。对于不同的供需链，虽然获取各类实体的信息和计划与优化算法可能不同，但进行的活动是类似的，因此，将这些活动抽象为相应的订单、库存、采购、运输、财务、设计/配置、客户服务代理，每个代理具有相同的结构和对外接口，获取的实体信息及计划与优化算法被封装在代理的知识库和方法库中。

3、ASCMS的参考系统及其重构途径

ASCMS是一种复杂的信息系统。为了降低系统的复杂性，根据ASCMS的一般需求，将系统划分为仿真与决策分系统，计划、协调、调度与控制分系统，过程管理分系统及相关实体的管理系统4部分（见图3），各部分相对独立又相互关联。从内容上讲，各部分是由需求模型、设计模型和实现模型及相关的文档构成的有机整体。需求模型描述系统的功能以及用户使用系统的方式与方法；用代理、实体、单元、过程、对象等系统构件及其相互关系描述系统的独立于具体的实现环境的逻辑结构。考虑具体的实现环境，将具体的实现环境进行封装并局部化，调整需求模型形成系统的设计模型。在设计模型的基础上，将设计模型中的构件及其相互关系采用某种编程语言或开发环境描述出来，得到以源代码为主要内容的实现模型。采用UML规范，在ROSE及相关开发工具开发需求模型、设计模型和实现模型，可以保持各模型之间的动态一致性。在不同方面和程度对系统进行重构都依次通过调整需求模型、设计模型和实现模型进行。


图3ASCMS参考系统的组成与结构

系统仿真与决策基于系统模型，针对各种具体问题运行模型，模拟系统的运作过程，进行有关问题的决策。对于不同的供需链系统，仿真与决策的问题类似，但系统模型不同，它可以利用系统中的过程、单元、实体等构件快速构建。

计划、协调、调度与控制分系统由定单、库存、运输、采购、财务、配置/设计、客户服务代理等组成。各代理通过协作，制定与优化订单执行计划，下达给过程管理分系统执行。对于不同的供需链系统，系统重构的途径有：①对各代理进行物理上的重新布局与配置；②调整代理内信息的内容与格式；③调整或更新订单执行计划及其优化的算法。

过程管理分系统由订单管理与监控及相关任务管理组成，它采用工作流机制跟踪与控制订单的执行过程。对于不同的需求或需求发生变化，主要表现在：管理规程的变化；信息的内容与格式的变化；处理功能的变化；人机界面的调整等。因此，系统重构可依次按下列步骤进行：①对系统各组成部分进行物理上的重新布局与配置；②调整业务规则；③由对象、过程重新构建管理功能；④修改对象、过程的属性与操作。

各实体管理系统表现为结盟企业已有信息系统，例如，各种MRPII或ERP系统等，可根据相互间的协作关系和密切程度，分别采用电子邮件、接口代理和分布式对象技术（ORB）进行封装或集成。

4、结束语

在系统建模与开发工具的支持下，将ASCMS中相对稳定的因素抽象为对象、过程、单元、实体、代理等不同层次的系统构件，通过系统需求模型、设计模型、实现模型将相关构件集成在一起。针对一般需求，形成了由仿真与决策分系统，计划、协调、调度与控制分系统，过程管理分系统等组成的ASCMS的参考系统。根据特定需求，通过对参考系统进行不同粒度、应用范围、开发阶段的实例化或重构，使ASCMS快速适应需求变化，实现系统与环境同步。