软件企业软件定制

管理软件的大批量定制方法*顾新建1暴志刚1韩永生2(1.
浙江大学现代制造工程研究所,310027;2.
中国科学院软件所,北京100080)摘要:管理软件的成功率很低,其主要原因之一是企业空间和时间个性化与软件通用化的矛盾.
大批量定制方法可以较好地解决这一问题.
本文分析了管理软件的大批量定制的主要依据,归纳和提出了主要方法,并对其中的组件技术进行了分析.
组件技术的概念和方法与成组技术是相通的.
关键词:大批量定制;管理软件;组件技术;成组技术1、引言"以信息化带动工业化,以工业化促进信息化,走新型工业化道路"是我国近期的发展战略.
企业信息化中很重要的一块是管理信息化.
企业应用的软件可分为管理软件、辅助设计和工程软件等.
管理软件的失败率要远远大于计算机辅助设计(CAD)和工程软件(CAE).
例如,目前我国企业的CAD软件得到较好的普及,但PDM(产品数据管理)、ERP(企业资源计划)等系统的应用情况则要差得多.
这种现象被称之为管理软件黑洞[1].
管理软件黑洞的原因很多,其中一些原因是:(1)企业空间个性化与软件通用化的矛盾:企业空间个性化是指不同行业、不同企业的战略、产品、组织、过程、环境等都不相同.
企业个性化和差异化已成为当前企业竞争的基本战略之一,企业需要具有"与众不同"的生态位和核心能力,这样才能在激烈的市场竞争中有自己的生存和发展空间.
因此企业需要的是符合自己企业特殊需要的管理软件,管理软件应为企业的战略服务,而不是相反.
管理软件的实施应该充分体现和提升企业的个性价值.
如果一个信息化项目对企业的个性化的核心能力的提升没有任何帮助,信息化项目就不能说是成功的.
但另一方面,管理软件越来越复杂,个性化的管理软件开发效率低、实施周期长,成本投入仿佛无底洞.
而通用化的软件又不能较好满足企业个性化的需求.
对于软件厂商来说,当然要追求软件的通用性,以求节省研发成本.
然而通用的功能型产品不可能完全适用于每一个企业,因此或多或少都要针对用户的需求进行二次开发.
二次开发对于软件厂商来说是一件很头痛的事,开发使周期长、成本高.
用户看似非常简单的功能需求,可能要涉及到软件底层的修改,甚至涉及到软件结构的修改.
而功能型产品的结构已经是固定的,不能够随客户的不同需求而应变.
以中国ERP的实施为例,不同行业的用户对ERP系统的需求是不一样的;同一行业的不同用户对ERP的需求也有不同.
现在市场上的绝大部分软件都是"通用产品".
一旦用户选择这样的软件,在其实施过程中,就必然会遇到"是为适应软件系统而改变自身,还是为适应自身现状而改变软件系统"的矛盾.
做出其中的任何一种选择都会很困难,都会为软件系统的成功实施与应用埋下"失败"的伏笔[2].
(2)企业时间个性化与软件僵化的矛盾:企业时间个性化是指企业的需求随着时间在变化,市场环境变了,企业规模变了,其管理模式、组织机构、业务过程都要随之改变.
管理模式等的变化必然要求企业管理软件,也必须随之变化.
最近一项研究表明,企业的变化速度比为其提供支持的基础应用的更新速度快7倍[3].
企业要与时俱进、持续发展,对环境的变化保持高度的柔性,随时调整管理策略,才能生存和发展,同时要求管理软件也要做到这一点,需要对软件进行修改和升级.
但传统的管理软件不能很好地满足这一需求,会随着*国家自然科学基金资助项目(70171032,70271013)和国家863计划项目(2002AA414510)http://www.
paper.
edu.
cn企业的不断发展而逐渐变得不再适应,从而大大减弱企业管理软件的作用,甚至成为企业发展的桎梏.
而采用软件打补丁、外挂开发、下一个版本增加功能等方法来满足企业的变化,其柔性较差,不能适应企业业务的快速变化.
并且这种升级方式解决问题的能力往往滞后于企业的要求,而且耗费相当长的时间,花费大量成本,制约了企业的发展.
当前中国经济正在处于急剧的转型和发展中,企业的组织、业务和管理几乎处于变动状态.
有研究表明:我国目前正处于组织变化迅速的年代,我国的企业主要是成长型企业,几乎所有企业在3年内组织结构都会有一次较大的调整,而10年以上的企业的几乎所有组织和功能都发生过变动.
特别是那些高速成长的企业和产权发生变化的企业,组织变化更为激烈,不少企业甚至一年一变[4].
标准化和个性化是软件产品的两个极端,就像跷跷板的两端,而管理软件供应商与用户企业就是坐在标准化与个性化两端的玩伴,一方提高时,另一方总会下降,如图2.
这种悖论的存在是整个管理软件应用高失败率的根本原因.
软件标准化软件个性化软件标准化软件个性化软件标准化软件个性化图2标准化和个性化是软件产品的两个极端管理软件的大批量定制方法有助于实现软件的标准化与个性化的统一,提供给用户的是高度个性化的软件,而软件中的模块是高度的标准化的.
2管理软件的大批量定制的主要特点、依据和方法软件生产模式先后经历了三种生产模式:①定制生产模式:软件生产方式是完全定制的,可以满足用户的个性化需求,但是定制生产周期长、成本高、质量不稳定;②大批量生产模式:以产品的方式进行软件生产,但是软件产品缺乏柔性;③大批量定制模式:综合了大批量生产的低成本的优点和定制生产满足用户个性化、多样化需求的优点,同时消除了大批量生产的个性化程度极低和定制生产周期长、成本高的缺点.
当前,管理软件用户对"定制"的要求越来越高,同时要求成本低、开发周期短.
因此软件大批量定制的时代正在到来.
软件大批量定制方法的主要特点是:(1)软件模块化、组件化;(2)软件的业务过程和软件开发技术分离;(3)模型驱动的软件维护和二次开发;(4)软件产品和组件模块应是相当成熟的,具有很好的可靠性;(5)软件厂商和系统集成商间的很好的协同性.
软件大批量定制方法的依据主要是:(1)定制信息系统中存在大量的可重新组合和重复使用的单元,利用这些单元,可以帮助实现大批量定制.
例如,美国航空公司的SABRE系统、摩托罗拉的传呼机、美国电话电报公司的手提电话、人类基因组计划和因特网成功的原因在于,它们很早就将数据定义并分解成最小的可重复单元,并创造了数据库规则和界面,于是产生了无数的用户组合变化、实验种类和生产方式[11].
软件组件就是可重新组合和重复使用的单元.
通过标准模块的组合,可以快速和低成本地得到用户需要的个性化应用系统.
(2)不同的定制信息系统中存在大量的相似的信息和活动,如图3.
在大批量定制中,需要对这些相似的信息和活动进行归类统一处理(如图4),如:标准化和模块化,建立不同层次的典型应用系统等.
在为用户开发个性化信息系统时,就可以方便地对典型应用系统进行参数化再设计,从而降低定制信息系统的成本,提高质量.
企业相似度%806040200轴承厂1轴承厂2汽配厂1汽配厂2整车厂1整车厂2纺织厂1纺织厂2服装厂1服装厂2轴承行业汽配行业整车行业纺织行业服装行业离散制造业图3不同的企业和行业中存在不同程度的相似性信息系统的共性部分:通用组件信息系统的个性部分:专用组件信息系统1信息系统2信息系统3信息系统n….
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相似信息系统族识别系统中的相似性利用相似性提高系统开发效率图4识别和利用相似应用系统中的相似性,提高软件开发效率(3)个性化信息系统价值链环节的大部分可以是大批量生产环节.
个性化信息系统价值链的终端是定制环节,而价值链的其余各环节可以是大批量生产.
在大批量定制中,对用户来讲,其信息系统是针对企业定制的、独一无二的,但对生产该信息系统中各模块的各企业而言,其所生产的定制信息系统中的模块不过是正在生产中的许多相同或相似模块中的一个.
因此成本可以很低.
(4)将定制信息系统的生产问题通过产品重组和过程重组可以转化为或部分转化为批量生产问题.
例如,将个性化的定制信息系统中的组件通用化;将定制信息系统的定制过程移到价值链的最后一道环节等.
(5)信息系统的复制成本很低,有利于大批量定制的实现.
网络技术的发展使信息系统和组件的传播成本极低.
没有网络,大批量定制所需要的专业分工、严格监理、技术积累和标准化开发与服务都是很难的事情.
软件大批量定制的主要方法是:(1)基于组件的配置技术:由标准化、通用化的有限组件配置出各种个性化的信息系统,从而实现了软件的有效重用,避免从代码级做起的重复开发带的低效率和低质量.
(2)基于标准软件系统的参数化设计技术:对标准模块进行参数化设置,得到各种个性化的信息系统.
(3)基于模型的重构技术:由业务人员对业务过程参考模型进行修改,得到个性化的业务过程模型,进而自动生成个性化的信息系统.
(4)把标准化与个性化这两个部分的工作隔离开来.
其结果使原来的管理信息软件商完成的工作切分成了两个阶段:标准化定制(平台开发)和个性化定制(二次开发).
前者降低成本,加速开发周期;后者则提高应用符合度.
大批量定制中的产品维和过程维优化的基本原理如图5所示.
过程环节数软件组件数定制组件数定制环节数优化方向大批量生产环节数通用组件数图5大批量定制中的产品维和过程维优化的基本原理图6总结了软件大批量定制方法的方法和主要特点.
组件1组件2……中间件1……个性化软件1个性化软件2……组件组装组件组装+少量模块设计行业软件1……基于行业软件的变型设计行业软件2行业软件m尽可能用组件尽可能减少变型企业个性化随空间和时间而变化组装和设计尽可能简单图6软件大批量定制方法的方法和主要特点3面向软件重用的组件化面向软件重用的组件技术是管理软件大批量定制造的关键技术.
其实质也就是成组技术的思想.
从60年代以来,人们一直在研究,如何使已开发的软件能在新的系统中得到重用如何使软件开发不必一切从头开始如何使软件开发也像模块化的机电产品,通过模块的组合快速得到新的软件到80年代出现了面向对象技术以后,软件重用的研究得以重大进展.
软件重用(SoftwareReuse,又称软件复用或软件再用)是指充分利用过去软件开发中积累的成果、知识和经验,去开发新的软件系统,使人们在新系统的开发中着重于解决出现的新问题、满足新需求,从而避免或减少软件开发中的重复劳动.
图7对软件重用方法进行了比较[7].
函数重用模块重用19601970198019902000面向对象语言中的类的重用软件组件重用重用的深度2010时间结构化的软件开发思想面向对象的软件开发思想面向组件的软件大批量定制思想函数通过参数来适应不同应用需求的变化通过接口规范说明进行连接和组装通过类的封装、继承和应用业务层面的抽象和重用代码级对象级架构级系统级软件资源重用面向资源共享的制造网格的思想通过制造网格实现资源重用函数重用模块重用19601970198019902000面向对象语言中的类的重用软件组件重用重用的深度2010时间结构化的软件开发思想面向对象的软件开发思想面向组件的软件大批量定制思想函数通过参数来适应不同应用需求的变化通过接口规范说明进行连接和组装通过类的封装、继承和应用业务层面的抽象和重用代码级对象级架构级系统级软件资源重用面向资源共享的制造网格的思想通过制造网格实现资源重用图7软件重用方法的比较人们已提出了组件化开发平台进行软件重用.
在一个组件化开发平台上先预制和定制多个软件组件、中间件以及相关构件库等功能模块,然后像工业生产零配件一样根据开发目的组织软件部件的开发生产、工业式组装与协作、规模化的批量生产.
组件化开发是改变软件行业相对落后的状态的必经之路[8].
组件(component,又称构件)是指语义完整、语法正确和有可重用价值的单位软件,是软件重用过程中可以明确辩识的系统,可被用来构造其他软件,类似于机械工业中的零部件.
广义上讲,组件可以是被封装的对象类、类树、一些功能模块、软件框架(framwork)、软件构架(或体系结构Architectural)、需求分析、设计、代码、文档、测试用例、设计模式(Pattern)等.
狭义来说,一般指对外提供一组规约化接口的、符合一定标准的、可替换的软件系统的程序模块.
通常情况下是指后者[9].
本书也采用后者的定义.
组件可分为可重用组件和不可重用组件,通常情况下软件组件指可重用组件.
对组件的基本要求是[10]:(1)可独立配置的、自包容的.
(2)具有封闭的内部结构和开放的接口,可通过定制一套外部的属性值可实现即插即用,满足其他应用特定要求.
(3)有标准的属性和接口、可继承扩展.
(4)组件粒度不能太小,否则组件数目过多,组装成本就高.
粒度也不能太大,使得组件与实际的运行环境的耦合度增大,无法保证重用性.
(5)在组件的划分中还必须注意使组件内活动的耦合度尽可能高,组件之间的耦合度尽可能低,以利于保证组件的重用性.
为了保证组件库的组件能够组装成新的应用程序,必须制定组件模型组装规则,即组件模型标准.
目前流行的标准主要有三种:CORBA,COM系列和EJB.
图8是组件设计和应用中的两个过程:慢过程和快过程.
组件1组件2……中间件1……软件设计组件选择企业模型设计企业需求分析组件组装软件调试软件应用定单组件设计参考模型设计企业需求分析战略找不到合适的组件慢过程快过程图8组件设计和应用中的两个过程4结论管理软件黑洞是困惑当前我国企业管理信息化的主要原因之一.
而管理软件黑洞的主要原因包括:(1)企业空间个性化与软件通用化的矛盾;(2)企业时间个性化与软件僵化的矛盾.
管理软件的大批量定制的主要依据是:(1)定制信息系统中存在大量的可重新组合和重复使用的单元,利用这些单元,可以帮助实现大批量定制;(2)不同的定制信息系统中存在大量的相似的信息和活动;(3)个性化信息系统价值链的终端是定制环节,而价值链的其余各环节可以是大批量生产.
(4)将定制信息系统的生产问题通过产品重组和过程重组可以转化为或部分转化为批量生产问题.
(5)信息系统的复制成本很低,有利于大批量定制的实现.
管理软件的大批量定制的主要方法是:(1)基于组件的配置技术;(2)基于标准软件系统的参数化设计技术;(3)基于模型的重构技;(4)把标准化与个性化这两个部分的工作隔离开来.
软件重用方法的发展将向软件组件重用的方向发展,未来进一步向基于网格的软件资源方向发展.
组件技术的概念和方法与成组技术是相通的.
组件设计和应用过程可分为慢过程和快过程.
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Oneofthemainreasonsisthatthereisacontradictionbetweenthespace-timepersonalizationoftheenterpriseandtheuniversalityofsoftware.
Masscustomizationmethodscanbeusedtoresolvethisproblempreferably.
Inthispaper,theprimarybasisofthemasscustomizationformanagerialsoftware,concludesisanalyzedandtheprincipalmethodsaresummarizedandpresented,thecomponenttechnologyinthesemethodsalsoisanalyzed.
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