ISM

解释结构建模（ISM）探讨
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[2003-11-29]
摘要：本文首先介绍了系统工程中的ISM方法，阐述了如何运用ISM方法对业务流程（BP）进行结构化建模。最后在一个具体的实例中，作者运用本文提出的方法建立了业务流程结构模型，以此来诊断该流程的合理性，并采用0－1测试法详细的探讨了如何优化业务流程。

引　言

三大力量——顾客、竞争和变化（3C）正在深刻地改变我们的企业，现代的企业已很难再按照亚当斯密制订的商业规则从事商业活动了。企业为了寻求持续的增长，势必借助于新的商业规则。于是，业务流程重组（BPR）应运而生。要进行流程的重组，我们必须先得识别，描述流程，才能对它进行调整和改造。在我们的BPR实践中，我们运用业务流程图、IDEF0图、PERT模型法识别和改造流程，但这些方法实际上是用一种有向图来描述一个业务流程的组成以及活动之间的相互关系，这种模型形象、直观、易于理解，因而在实践中广泛使用，但是这些图形模型没有深刻揭示业务流程的内部结构特征和规律，而且当业务流程很复杂时，所对应的有向图就成为一个相互交叉、混乱的网络，不利于分析流程的特征。本文运用系统工程的方法，对流程的结构进行结构化建模，用流程结构矩阵来描述流程，并以此来诊断流程，为流程的优化提供方向。

解释结构模型法（ISM）技术

解释结构模型法（ISM）是以图论中的关联矩阵原理来分析复杂系统的整体结构，将系统的结构分析转化为同构有向图的拓扑分析，继而转化为代数分析，通过关联矩阵的运算来明确系统的结构特征。[1]
在ISM方法中，有两种重要的矩阵：邻接矩阵和可达矩阵。

（1）邻接矩阵（adjacency matrix）用来描述图中的各节点两两这间的关系。邻接矩阵A的元素aij可以定义如下：

 

（2）可达矩阵（reachability matrix）是指用矩阵形式来描述有向连接图各节点之间，经过一定长度的通路后可以到达的程度。

可达矩阵R有一个重要特性，即推移特性。根据推移特性，可达矩阵可以由邻接矩阵A加上单位矩阵I，并经过矩阵的布尔演算后求得。

 

矩阵R称为可达矩阵，它表明各节点间经过长度不大于（n-1）的通路可以到达的程度。对于节点数为n的图，最长的通路其长度不超过（n-1）。在可达矩阵R中，如果某两行或某两列的元素一样的话，表明这两行（两列）构成一回路。

从建模的角度，我们之所以选择ISM方法，主要是因为它有以下的优点：

（1） 可以用邻接矩阵来识别流程中各个节点之间的信息传递关系，揭示业务流程的内部结构和规律。

（2） 可以通过可达矩阵R中的回路来分析业务流程中可能存在的冗余。

业务流程的结构化建模和分析

达尔波特对企业流程的定义是：企业流程是跨越时间和空间的有序的工作活动，它有始点和终点，并有明确的输入和输出。[2]

根据这个定义，我们知道流程是由一系列的活动组成的，这些活动之间存在着某种逻辑关系和时序关系。
根据达尔波特的定义和ISM原理，我们设某一流程涉及了n个部门，我们用一个矩阵来映射各部门之间的业务流程关系，矩阵的行和列与部门相对应，矩阵的元素aij表示部门i向部门j提供信息，构成了一个n×n阶方阵A，这个矩阵A就是业务流程的结构模型。

 

图1　业务流程结构模型

在业务流程的结构模型中，当部门ai没有直接向部门aj传递信息时，aij为0时；当部门ai直接向部门aj传递信息时，aij为1。我们令主对角线上的元素aii都为0值。这样一来，业务流程的结构模型就可以作为ISM模型中的邻接矩阵A。

对业务流程进行了ISM建模以后，我们如何来对业务流程进行分析呢？我们给出以下两点的准则：

（1）在邻接矩阵A中，某行的元素全为零的节点称作汇点，某列元素全为零的节点称做源点。那么在业务流程的结构模型A中，如果某行的元素全为零，则表示该行所对应的部门不向其它部门输出信息；如果某列的元素全为零，则表示该列所对应的部门在这个业务流程中不需要任何其它部门的信息输入。

（2）邻接矩阵A，也就是业务流程的结构模型A，经过公式（II）的运算后，可以得到可达矩阵R，在可达矩阵R中，如果节点Si和Sj在矩阵中相应的行和列，其元素的值分别完全相同，则说明节点Si和Sj是一回路集。回路集上的节点是我们在业务流程优化时的重点考虑对象，在回路集上通常可能存在冗余流程。

实例应用

下面我们用有名的福特Ford的应付账款作业流程看看ISM模型在BPR中的应用。

Ford的传统流程是这样的：

1、 采购部门向供货商发出订单，并将订单的复印件送往应付款部门；

2、 供货商发货，Ford的验收部门（仓库）收检，并验收部门将验收报告送到应付款部门；

3、 供货商发贷的同时，将产品发票送至应付款部门。

当且仅当“订单”、“验收报告”和“发票”三者一致时，应付款部门才能付款。Ford的这个流程由采购部（S1）、仓库部门（S3）、应付款部门（S4）和企业外部的供应商（S2）四者的活动组成。根据ISM原理，我们建立如下图2所示的结构模型A。

 

图2　应付款流程结构模型

为求得A的可达矩阵，我们按公式II的要求，令A1＝A＋I，得

 

利用公式II进行矩阵的布尔运算，我们得到

 

A1≠A2＝A3，所以可达矩阵为A2。

对A2进行分析，我们发现第2，3，4列元素是完全一样的，说明S2，S3，S4之间存在着回路，因此我们重点考虑部门S2，S3，S4这三者之间的信息传递关系。

我们知道，流程的结构模型中，如果两部门Si与部门Sj之间有信息传递，则元素aij的值为1，否则元素aij的值为0。在图2所示的该业务流程的结构模型A中，从重组该流程的目标出发，我们采用测试法，对第2，3，4列元素中的值为“1”的元素（a12，a14，a23，a24，a34，a42）进行0－1测试，如果发现该元素对应的两部门实际上不必要有信息传递，就可以令其为0值。

在该例中，Ford公司发现，应付款部门的大部分时间都花费在处理“订单”、“验收报告”和“发票”三者一致性上，从而造成人员，资金和时间的浪费。因此重组该流程的目标就是要减少应付款部门验证单据的工作量。

现在我们来依次测试a12，a14，a23，a24，a34，a42元素。

1． 测试a12，a12是表示采购部门向供应商发出订单，显然不能为0；

2． 测试a14，a14是表示采购部门向付款部门发送的定单复印件，这个操作步骤是企业内部的信息传递，仅为作付款时的参考单据，我们暂且先将a14置为0。

3． 测试a23，a23是表示供应商向仓库发送货物，直接是公司付款的原因，不能为0；

4． 测试a24，a24是表示供应商发送货物的同时，发送给付款部门的发票。发票在这个流程中也仅作为付款时的参考单据，我们暂且先将a24置为0。

5． 测试a34，a34是仓库收到货物验收后，发送给付款部门的的验收报告，验收报告在在这个流程中也仅作为付款时的参考单据，我们暂且先将a34置为0。

6． 测试a42，a42表示付款部门给供应商付款，收到货物，当然得交付货款，a42显然不能为0。

7． 最后，考虑被置为0值的a14，a24，a34这三个活动，这三个活动的输出值分别是：订单，验收报告和发票，正是花费付款部门大量精力的验证工作的对象。考虑到计算机工作的特点――精确性，Ford公司采用了信息系统来产生订单和验收报告，就保证了订单和验收报告的自然吻合，从而大大减少了应付款部门验证单据的工作量。在Ford的旧流程中，付款原则是：当收到发票时，我们付款。现在a34的值为0，意味着付款跟发票不再有任何关系。新的付款原则是：当收到货物时，我们付款。
这样重组以后，我们得到新流程的结构模型A＇如下图3所示。

 

图3　新流程的结构模型

经过验证，A＇的可达矩阵中没有元素相同的行或列。因此，我们认为A＇所映射的流程是一种较优流程。

结 束 语

在业务流程重组中，我们要善于运用系统工程的方法来全面深刻地来描述和分析流程，并根据流程重组的目标，综合考虑信息技术（IT）在BPR中功能作用。既要从管理目标上，又要从技术可行性上来实现对业务流程的重组。

参考文献：
1． 汪应洛主编. 系统工程理论、方法与应用（第二版）M.　高等教育出版社，2000年.
2． 甘华鸣主编. 业务流程M.　中国国际主播出版社，2002年.
3． http://www.amteam.org

本文作者:唐志豪　周奇　刘险峰
作者联系方式：iamsugartang@163.com或sumanyun@163.net
 
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