基于ARIS的钢铁企业ERP下的MES建模

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　　摘要：针对邯郸钢铁集团公司整体实施的ERP/MES项目，采用ARIS建模工具，建立了基于ARIS的钢铁企业ERP/MES实施框架，在分析ARIS的结构和建模优势的基础上，以该厂热轧MES为例，详细介绍了应用ARIS方法在项目定义和业务蓝图阶段建模的具体过程。实践证明，该方法能够为企业提供流程优化的方法和手段，并缩短开发时间。
　　0 引言
　　随着冶金行业市场竞争的日益激烈，能否高效地利用企业各方面的资源对客户需求做出快速响应并在最短时间内提供高质量、低成本的产品已成为现代钢铁企业的竞争焦点。在这种大环境下，近年来许多国内钢铁企业实施了ERP/MES建设工作。在这些系统的实施过程中，业务过程分析及建模工作的效果关系到系统的成败。
　　ERP/MES是基于价值链、面向业务流程、强调企业全面集成的信息系统。因此，企业过程建模工具的应用在系统实施和运用过程中起着至关重要的作用。通过运用有效的流程设计与优化工具，可以避免过于依赖实施顾问的主观分析和判断，有助于以客观的形式进行企业流程的建模和优化。此外，在系统运行阶段，企业过程建模工具还可以对系统的效果评估和不断优化提供有效的支持。
　　德国IDS公司开发的ARIS(Architecture of In—tegrated Information Systems，集成的信息系统体系结构)是一种面向流程的企业建模工具，它提供的工具包能够很好地解决ERP实施过程中关键流程建模的问题，通过定性和定量的仿真和评估能够为企业提供持续优化方法和手段。将ARIS与SAP ERP集成在一起，可以大幅提高ERP前期准备工作的效率，保证ERP的实施效果[1]。
　　在以下的内容中，首先分析ARIS建模工具的构成、论述其建模优势，在此基础上给出基于ARIS的钢铁企业ERP/MES实施框架，并以邯郸钢铁集团ERP/MES实施项目为背景，探讨其应用方法。
　　1 ARIS过程建模
　　企业建模是分析企业现状，诊断、模拟和优化企业流程的基础。ARIS是德国Scheer教授在对企业过程模型进行合并、抽象的基础上，于1992年提出的一种基于过程的模型结构，它是一种体系完备、功能全面的集成化企业模型体系，在理论上具有鲜明的系统性和创新性，在应用上也相当成熟。以ARIS理论为指导开发的软件工具集ARIS Toolset能够全面地辅助企业对业务过程进行建模、分析和评价[2-3] 。
　　ARIS通过对现有的各种方法和模型的分析、总结，构造了一个统一的框架。它是一个分阶段、分视图的集成化信息系统结构框架，它的核心是横向分解视图和纵向划分阶段。如图1所示，ARIS包括4个模块，每个模块具有3个层次，共有12个组成部分。其中的4个模块分别是组织视图、数据视图、控制视图和功能视图，每个视图内根据其与IT资源由远到近的关系依次分为需求定义、设计说明和实施描述3个层次[4]。

　　
       总之，ARIS建模的核心思想就是多视图、多层次、多关联，全生命周期地描述企业信息系统的各方面，并提供各建模信息之问的关联关系，为多种描述方法之间的自动转换和联合分析提供基础。

　　从总体上看，ARIS过程建模是基于信息集成思想的，这种思想来源于对经营活动过程的整体分析，相对于其他企业建模体系结构而言的优势表现在以下几个方面。
　　(1)开放性好 ARIS能够很好地借鉴其他建模方法的优点，到目前为止ARIS中已集成了E—R模型、功能树、UML等5O多种优秀的专用描述方法。
　　(2)复杂度低 ARIS将企业模型划分为四个视图，其中组织、数据、功能3个独立视图通过控制视图在合适的流程中进行构建和协调，以此描述整个业务流程，维护了数据的一致性和完整性，降低了企业建模的复杂度。
　　(3)优化性高 由于ARIS已经集成到SAP公司的R3系统中，其业务参考模型就是基于eE—PC描述的，因此基于这些参考模型就可以按照行业最优模式优化本企业的业务流程。
　　(4)操作性强ARIS Toolset这一较为完善的建模工具保证了ARIS方法具有很强的操作性，它提供设计、实施和控制3大开发平台。

　　2 应用实例
　　2.1 项目背景
　　本文以邯郸钢铁集团整体实施ERP/MES项目为背景，以其中连铸连轧厂(简称CSP)为具体对象，研究ARIS建模方法的应用。此次邯钢ERP采用的是成熟的套装软件SAP/R3，共实施生产管理(PP)、物料管理(MM)、销售管理(SD)、成本管理(CO)、质量管理(QM)、计量管理(PM)等6大模块，并需要和各分厂MES或DSS、质检系统、设备管理等外部系统集成，从而真正实现产销一体化。
　　从生产工艺上看，热轧卷板既可作为外销成品，又可以作为加工具有高附加值冷轧卷、酸洗卷、平整卷的中间产品，热轧生产处于现代钢铁企业流程中的核心环节，具有承上启下的作用，因此，热轧MES成为该ERP项目成功实施的关键。
　　2.2 基于AluS的钢铁企业ERP/MES实施架构
　　根据ARIS过程建模的体系，并结合钢铁企业实施ERP/MES的特点，本项目遵照图2所示的基于ARIS的钢铁企业ERP/MES架构实施。其中包括项目定义、业务蓝图、上线准备、系统上线及持续优化4个步骤，每个步骤的具体工作内容如下。
　　

　　(1)项目定义 该阶段通过对项目进行详细的需求分析，确定项目的目标以及项目成员，确定项目实施范围，制定详细的实施计划，并通过项目启动大会向全员公布。
　　(2)业务蓝图该阶段需要利用ARIS的各种建模工具和语言对项目实施的各个组织进行详细的流程描述，并根据项目的目标进行优化，从而使信息系统建立在最优流程的基础上，然后对业务人员进行标准的技术培训，进而修订原有实施计划，确定信息系统的实施方案。
　　(3)上线准备根据详细的流程描述构建系统环境，进行相应系统的开发和培训，并通过模拟数据进行系统测试，为正式上线做好各项准备工作。
　　(4)系统上线及持续优化 系统正式上线投入使用，及时处理发生的问题，并利用ARIS提供的评估分析功能进行流程的持续优化。
　　2、3 实施过程
　　本文遵循上述实施框架和ARIS的基本思想，综合运用4种视图及其多种表达方法，并结合热轧MES实际需求情况，以热轧MES的目标为主线，贯穿于建模的全过程，即从业务目标、业务结构、业务功能到业务流程，形成了热轧MES的建模特色。
　　以下重点论述在项目定义和业务蓝图两个阶段中综合运用ARIS的4种视图，对CSP厂MES进行系统建模的具体方法和步骤。
　　(1)建模环境与目标
　　该阶段是过程建模的基础。由于该集团采用的系统实施方法是“套装ERP+定制MES+PCS”的模式，因此，为了与套装ERP软件进行无缝衔接，对CSP产线MES(下称CSP-MES)的建模必须符合企业信息系统的整体要求。图3给出了CSP—MES所处的外部环境。其中，CSP-MES需要从集团公司ERP接收订单信息、物料转移指令、发货指令、质检信息等，并将生产实绩、物料转移实绩以及发货实绩上报;需要将作业计划、作业实绩与工艺上游的炼钢产线MES和下游的冷轧产线MES共享;需要将生产指令下达给二级计算机，并收集生产实绩。　　外部环境视图给出了CSP-MES在企业整体信息化结构中所处的位置，明确了CSP-MES的边界，为与ERP以及其他系统的信息交互和接口设计提供了依据。

　　(2)构建组织结构
　　利用组织视图中的组织图描述CSP厂的组织架构，应用组织单元和岗位两个对象类型进行建模，显示各组织单元之问的相互关系，为组织的功能描述奠定基础。
　　(3)构建业务功能结构
　　根据组织结构图，整理出各个组织单元或岗位在业务过程中的所有操作活动，构建业务功能树。图4是CSP-MES的功能视图，其主要功能主要包括订单管理、作业计划、实绩采集、库存管理、统计分析等五大部分。该阶段是实际系统开发的基础，功能视图为系统的功能模块划分提供了依据。
　　(4)描述信息数据
　　该阶段主要根据组织建模的目标以及外部需求，对与CSP-MES相关的信息数据进行宏观描述，利用数据视图中的IE数据模型(IE Data Mode1)对CSP制造执行管理过程中的主要信息进行建模(见图5)，图中的数据集表示宏观数据对象，可以根据需要分解为更小的单元，其详细的数据结构可以使用eERM等方法来建模。这些信息数据模型可以很方便地转化为系统中的数据结构。
　　

　　(5)描述业务过程
　　该阶段利用控制视图的粘合剂作用，将组织、功能和数据视图联系起来，根据功能树中的各功能对象，利用eEPC描述业务过程。在业务流程图的绘制过程中主要利用组织单元、岗位、功能、事件、文档和逻辑关系等对象类型。图6描述了CSP—MES订单管理功能的业务过程，对其中的某些子功能可以继续细化，限于篇幅，不再给出。
　　以上利用ARIS的4种视图和多种对象类型，按照建模的5个步骤对CSP制造执行管理进行了业务流程建模，可以看出ARIS能够很清楚地描述各种生产经营过程。得到的各种视图有助于全面界定CSP.MES的各项工作内容，使其业务功能和业务流程符合ERP/MES系统实施的整体要求，并为系统设计提供了有力支撑。
　　实践证明，利用ARIS对热轧MES进行建模能够大幅缩减系统开发时间，仅用一周时间就完成了建模工作，并使各业务流程细化到详细模型，为数据库设计及实际系统开发奠定基础，保证了整体ERP项目的准时上线，目前该系统已成功运行一年多，充分证明这种建模方法的有效性。
　　3 结论
　　流程分析与优化是钢铁企业进行信息化建设的核心任务，选择有效的建模方法和工具是企业建模工作的关键。本文分析了ARIS过程建模方法的优势，提出一种基于ARIS的钢铁企业ERP/MES实施架构，并通过热轧MES的应用实例说明了ARIS建模工具的方法和有效性。本文的研究内容对类似企业实施ERP/MES具有指导和借鉴意义。
　　参考文献：
　　[1]范玉顺，王刚，高展.企业建模理论与方法学导论[M].北京：清华大学出版社，2001.
　　[2]Scheer AW，Ntittgens M.ARIS architecture and reference models for business process management[c]//LectureNotes in Computer Science.Berlin：[S.n.]，2000：366-379
　　[3]Scheer A W.集成的信息系统体系结构(ARIS)——经营过程建模[M].李清，张萍，译.北京：机械工业出版社，2003.
　　[4]徐国华.基于ARIS企业建模过程的应用研究[J].计算机工程，2005，31(14)：208-210.
　　XU Guo—hua.Application research of enterprise modeling procedure based on ARIS[J].Computer Engineering，2005，31(14)：208-210.
　　
　　



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