信息系統中的角色網絡模型和方法研究
2008-12-31 00:00:00王延章高國偉于淼葉鑫
計算機應用研究 2008年10期
收稿日期：2007-11-22；
修回日期：2008-03-24
基金項目：國家自然科學基金資助項目（70271045）
作者簡介：王延章(1952-)，男，遼寧人，所長，教授，博導，博士，主要研究方向為決策支持系統、電子政務、數據倉庫;
高國偉(1973-)，男，遼寧營口人，博士研究生，主要研究方向為電子政務、信息資源整合、復雜信息系統(myemailpost@sina.com)；
于淼(1975-)，男，博士，主要研究方向為電子政務、軟件工程、復雜信息系統;
葉鑫(1978-)，男，博士，主要研究方向為電子政務、軟件工程、復雜信息系統.
（大連理工大學 管理學院 信息與決策技術研究所 遼寧 大連 116024）
摘要：
通過對組織的一般要素及其關系的分析，建立了角色網絡模型，并給出了相應的數學描述，闡述了角色網絡開發方法。在此基礎上介紹了一種信息系統開發支撐平臺，并將其應用于實際項目的建設。
關鍵詞：信息系統； 角色網絡模型； 角色網絡方法
中圖分類號：N945.1
文獻標志碼：A
文章編號：1001-3695(2008)10-3116-03
Research on role-network model and method in information system
WANG Yan-zhang GAO Guo-wei YU Miao YE Xin
(Institute of Information Decision Technology School of Management Dalian University of Technology Dalian Liaoning 116024 China)
Abstract:
Through the analysis of elements and relation of organization，constructed the role-network model，and gave the relevant mathematical description. Then explained the role-network method for information system development. Based on the-above theory introduced and applied a platform of supporting the development of information system for the practical project.
Key words：information system; role-network model; role-network development method
0引言
無論是政府還是企業，組織都是一個基本要素[1]。然而在信息系統的研究中卻有意、無意地將其遺忘了。這種遺忘要么是信息系統的設計者有意忽略的，要么成為信息系統的附屬物[2，3]。他們或許說：“在信息系統中，組織很重要，但他們不知道怎樣使用組織?！边@就是組織在信息系統中的尷尬境遇。無數信息系統的成功與失敗的經驗似乎在告訴人們重視組織的甘甜和忽略組織的痛苦，這種情況需要改觀[4，5]。目前在信息系統中，人們正逐漸認識到組織問題的重要性，就像人們以往認識過程一樣。過程與組織是一樣重要的。
這就給人們提出了一個重要的問題：在信息系統中，怎樣使用組織？傳統的組織理論在應付傳統的組織管理似乎柔韌有序，但在信息系統中，尤其在信息系統的應用和開發過程中，就顯得捉襟見肘了。傳統的組織理論主要是針對傳統的組織對象，對于賦予信息意義上的組織抽象程度就不足了。 因此，筆者認為有必要或在傳統組織理論的基礎上開發，或獨立地探索一種新的模型和方法，以適應信息系統的需要。
因為長期從事信息系統的開發、研究和推廣工作，人們逐漸認識到了信息系統中組織的重要性，嘗試用角色網絡模型解決實際信息系統中的問題，無論是電子政務還是企業信息化，都取得了較好的效果[6~8]。筆者相信本文提出的角色網絡模型是正確的，是具有普遍意義的需要不斷改進和提升的模型、方法。
本文嘗試用一種抽象的數學描述方式刻畫角色網絡模型，并試圖在此基礎上歸納出信息系統開發與設計的組織方法。盡管這種方式可能是膚淺的，但對于信息系統的組織理論研究是有意義的。
1角色網絡模型
如果要問什么是組織，同一個人可能在不同的角度、不同的立場都可能給出不同的答案。但是，如果人們要問組織都包括哪些要素，要素之間是什么關系？這就是一個相對容易的問題了。不過，所有的要素、所有的關系不是人們一并需要的，而是需要一種要素和關系的層次，尋找到最基本的要素和要素之間的關系。這是本體論意義上的組織存在，或者也可以稱為組織本體。需要說明的是，這里主要涉及的是關系企業、政府信息系統的組織本體。還沒有充分的證據說明本文這個模型的一般意義，這可能需要更一般意義上的哲學思考。
1.1組織本體基本概念
定義1組織（ORG）的一般要素可以表示為〈ORG，USR，POS，ROL，OB，INF，TSK，GOL，PLC，TIM〉。其中：ORG為組織、組織單元集合；USR為成員集合；POS為崗位集合；ROL為角色集合；BO為業務對象集合；INF為信息對象集合；TSK為任務集合；GOL為目標集合；PLC為政策集合；TIM為時間點集合。
定義2用戶（USR）可以表示為USR=〈ORG，TEAM，PEOPLE，AGENT〉。其中：ORG是組織單元的集合，它既可以是由某一人或某幾人組成的不可再分的組織單元，也可以是基本組織單元，在組織中是穩定的、不可再分的；TEAM多是以任務或職能為中心的由來自于不同職能部門的成員組成的動態團隊，它是組織中面向過程的動態組織結構和構成單元，團隊中的成員既可以同時隸屬于不同的團隊，也可以同時在不同的團隊中擔任不同的角色；PEOPLE、AGENT用于描述組織中的所有人或智能主體。
定義3角色（ROL）可以表示為ROL=〈RIGHT，DUTY，RELATION〉。其中：角色的義務（DUTY）可以表示為必須執行某一業務對象，或者必須禁止執行，通常是對角色特定行為的描述，定義了角色的功能；權利（RIGHT）表示為可以執行哪些業務對象，通常是對角色允許發生的特定行為的描述；由于角色間存在著廣泛的關系（RELATION），對關系的表示也是必要的。
定義4業務對象（BO）可以表示為BO=〈TOB，OPT，…〉。其中：雖然業務對象包含六要素（定義、名稱、屬性、操作、關系、規則），但本文從面向對象的觀點僅考慮其中本質的兩個因素屬性和操作，而實際上其他的四個要素均可從這兩個要素中得到；TOB代表了業務對象屬性集集合，反映了業務對象在面向對象概念體系中靜態的一面；OPT代表組織中可操作算子集合，反映了業務對象這一對象概念中動態的一面。
定義5信息對象集合（INF）可以表示為INF=〈ENTITY，RELATION，PROBLEM〉。與以往的實體—關系模型不同，這里考慮了信息資源的問題方面，即面臨問題時，往往需要求助于各種信息資源，所以對信息資源的建模應該考慮要處理的問題，否則就沒有意義。對信息資源對象可分別從實體E、關系R和問題P這三方面著手，從而形成管理一般信息資源的對象模型。
定義6政策集合（PLC）可以表示為PLC=〈PLC_STRUC，PLC_STRAT〉。其中：PLC_STRUC=〈PLC_ROLE，PLC_GOL，PLC_TSK，…〉；PLC_STRAT=〈PLC_KNOWLEDGE_DISTR，PLC_CONFLICT，PLC_COMMU，…〉。PLC_STRUC為基本的組織政策，通常用于確立組織的結構 包括組織中的責任、權利的分布、組織目標以及組織成員之間的相互關系等。PLC_STRAT用于完善組織運作效果的政策，包括知識分布策略、沖突消除策略等。
1.2組織本體的基本關系
作為一個組織本體，概念之間的關系錯綜復雜，列出其中的基本關系如下：
定義7角色用戶指派關系ASNRUR=〈USR，ROL fasnrur〉。其中 fasnrur:USR→2ROL是一個映射，它描述了一個用戶對應的角色集合。
定義8角色算子指派關系ASNORR=〈ROL，OPT fasnorr〉。其中 fasnorr:ROL→2OPT 是一個映射，它描述了一個用戶對應的算子集合。
定義9角色政策相關關系ASNRPR=〈ROL，PLC fasnrpr〉。其中 fasnrpr:ROL→2PLC是一個映射，它描述了一個用戶對應的政策集合。
定義10業務對象角色分派關系ASNTRR=〈BO，ROL，fasntrr〉。其中 fasntrr:BO→2ROL是一個映射，它描述了一個業務對象對應的角色集合。
定義11任務分配關系ASNRTR=〈ROL，TSK fasnrtr〉。其中 fasnrtr:ROL→2TSK是一個映射，它描述了一個用戶對應的任務集合。
定義12成員合作關系CRPTRR=〈TSK，ROL fcrptrr〉。其中 fcrptrr:TSK→2ROL是任務中的成員合作關系。
定義13實時任務分配關系ATNR=〈ROL，TIM，TSK fatnr〉。 fatnr:ROL×TIM→2TSK是一個映射。某一時刻下的特定角色的活動為act（rol，tim）=〈rol，tim，tsk fatnr〉，rol∈ROL，tim∈TIM，tsk∈TSK；特定角色的活動子集為actrol=〈rol，SUBTIM，tsk fatnr〉，rol∈ROL，SUBTIMTIM，實施任務分配關系描述了角色從某一時刻開始的任務。
定義14目標任務關系TGTR=〈TGT，TSK ftgtr 〉。 ftgtr:TGT→2TSK是一個映射，它描述了完成特定目標所要進行的任務。
定義15角色結構關系RSR=〈ROL frsr〉，RLT={EQU，EXLD，CTN NED SPRT，OVLP，HRIT，…}。RLT是一個集合，設RSR=ROL×ROL，RLTRSR，表示角色之間常見的七種關系：
a)相等關系，EQU表示兩個角色可以相互替換，即
(rol)(rol∈ROL→rol EQU rol)
(rol1)(rol2)(rol1∈ROL∧rol2∈ROL∧rol1 EQU rol2→rol2 EQU rol1)
(rol1)(rol2)(rol3)(rol1∈ROL∧rol2∈ROL∧rol3∈ROL∧rol1 EQU rol2∧rol2 EQU rol3→rol1 EQU rol3)
自反、對稱、傳遞
b)排它關系，EXLD 表示兩個角色互斥，不能在同一用戶中存在，即
(rol)(rol∈ROL→〈rol，rol〉EXLD)
(rol1)(rol2)(rol1∈ROL∧rol2∈ROL∧rol1 EXLD rol2→rol2 EXLD rol1)
反自反、對稱
c)包容關系，CTN表示一個角色涵蓋另一個角色，即
(rol)(rol∈ROL→rol CTN rol)
(rol1)(rol2)(rol3)(rol1∈ROL∧rol2∈ROL∧rol3∈ROL∧rol1 EQU rol2∧rol2 CTN rol3→rol1 CTN rol3)
自反、傳遞
d)需要關系，NED表示兩個角色綁定在一起才能完成某些任務，即
(rol)(rol∈ROL→rol NED rol)
(rol1)(rol2)(rol3)(rol1∈ROL∧rol2∈ROL∧rol3∈ROL∧rol1 COP rol2∧rol2 NED rol3→rol1 NED rol3)
自反、傳遞
e)分離關系，SPRT表示兩個角色毫不相關，不存在職責上的交叉，即
(rol)(rol∈ROL→rol SPRT rol)
(rol1)(rol2)(rol1∈ROL∧rol2∈ROL∧rol1 SPRT rol2→rol2 SPRT rol1)
自反、對稱
f)重疊關系，OVLP表示兩個角色存在職責上的交叉，即
(rol1)(rol2)(rol1∈ROL∧rol2∈ROL∧rol1 OVLP rol2→rol2 OVLP rol1)
對稱
g)繼承關系，HRIT表示兩個角色之間存在繼承關系，即
(rol1)(rol2)(rol3)(rol1∈ROL∧rol2∈ROL∧rol3∈ROL∧rol1 EQU rol2∧rol2 EQU rol3→rol1 EQU rol3)
傳遞
1.3組織本體的規則
在這個模型中存在著許多規則，列出一些基本規則。
規則1對于組織本體中的每一個用戶，至少有一個角色與其對應：usr(usr∈USR→rol(rol∈ROL))。
規則2對于組織本體中的每一個角色，必須賦予其權利和義務，否則這個角色就沒有實際意義，因此必有從政策中抽取的義務DUTY和權利RIGHT與其對應：rol (rol∈ROL→right(right∈RIGHT)∧duty(duty∈DUTY))。
規則3對于任一個任務都可以分解成為多個活動，每個活動涉及的角色有且只有一個：tsk(tsk∈TSK→(rol1(actrol1=〈rol1，SUBTIM，tsk，fatnr〉∧rol1∈ROL)∧rol2(actrol2=〈rol2，SUBTIM，tsk，fatnr〉∧rol2∈ROL))→(rol1=rol2))。
規則4對于任一個業務對象都可以分解成為一個或多個任務：bo (bo∈BO→(SUBTSK(bo=〈SUBTSK，SUBROL，SUBTIM〉∧SUBTSKTSK)))。
規則5對于任意一個業務對象，均會有權利和義務與其相對應：bo(bo∈BO→right(right∈RIGHT)∧duty(duty∈DUTY))。
規則6對于任一個目標都可以分解成為一個或多個業務對象：tgt(tgt∈TGT→(bo∧bo∈BO))。
1.4組織本體結構
組織本體（organization ontology）結構是由組成結構的基本元素和元素之間的關系構成的二元組，即ORGOA=〈E，R〉。其中：E表示構成組織本體體系的群組的元素（如成員、角色、業務對象、算子、任務、目標和時間等），E={USR，ROL，BO，INF，TSK，GOL，TIM，…}；
而R則表示E上的關系，
R={OPR，TSKR，ASNTR，ATNR，TAR，TGTR，ASNRR，…}。
可以看出，該模型具有很強的擴展性，E和R的內容可以及時添入。因此組織本體結構可表示為ORGOA=〈E，R，Δ〉。其中Δ為基于組織本體結構的角色網絡規則、函數和附加的現代管理策略（如知識管理、業務流程重構）等。
2角色網絡開發方法
通過對組織間的基本關系描述，能夠看到一個比較清晰的組織設計過程。這個過程的完成就是信息系統規劃與設計的完成。它是一種與流程式的信息系統開發方法不同的信息系統開發方式，它似乎是流程方法的逆過程。通過歸納，筆者認為基于角色網絡模型的開發方法（圖1）主要步驟包括：
a)制訂組織目標。也就是要根據組織的任務以及內外環境條件制訂組織的發展目標，然后在此基礎上確定組織設計的基本思路、組織結構的基本模式，規定設計的主要規則。
b)部門劃分、職能分解。根據組織目標和任務來確定組織實現目標的活動，并在此基礎上把所有的工作進行分類；然后根據分類來關聯職能部門。
c)部門職責權限的分配。根據部門的主要職責、權利、條件和關系到部門間的聯系，可以自頂向下，也可以自頂向上地配置部門的權限。最后確立組織框架（組織圖）、組織管理制度文件。
d)工作活動的角色邏輯編組。根據部門的職責權利、一系列的相關工作，為了實現專業化和提高效率，需要對工作活動關系進行分組。分組的程序一般為同種、同類劃分并計算工作量。
e)崗位設定與確定用戶。根據一組工作量、難易程度設定崗位并配置用戶，最后確立崗位任務、工作程序、遵守的規則、工作結果的標準文件。
f)運行機制與反饋。也就是說，不僅要考慮組織的靜態結構，而且要考慮組織的正常、異常運行機制。通過不斷地反饋、循環完成信息系統的設計過程。
g)信息系統實施。
3角色網絡開發支撐平臺
通過上述分析，筆者認為可以通過開發的支持工具來實現或部分實現信息系統開發的自動化。該系統初步實現了無編碼的信息系統開發模式。圖2是本文開發的支撐平臺功能結構圖。該平臺的主要特點如下：
a)利用智能推理和崗位角色網絡互聯模型，自動實現業務活動并聯、串聯和混合。
b)采用元數據和崗位節點模型技術，實現靈活清晰的崗位設置和職責分配，支持流程的重組再造。
c)優化的數據結構體系實現數據共享，免除數據的重復輸入，提高工作效率。
d)使用復合文檔技術把用戶等信息嵌入Word文檔等樣式表格中，一表式地一次輸入，實現更方便。
e)提供豐富的知識、政策、法規數據庫支持和清晰的職責分配，使得人員有規可循，行為更加規范化。
f)采用強審計和微操作日志技術實現透明行政和系統化監督、監管。
g)采用先進的Web service體系實現數據與業務的整合。
h)基于多種安全產品和安全信息交換平臺，保證系統的安全性和穩定性。
4結束語
這是筆者初步的嘗試，取得了比較滿意的階段成果。該平臺開發的應用系統在國家首腦機關、遼寧省政府、大連市各個政府部門廣泛地應用，取得了良好的效果。將來，筆者還有很多問題需要繼續深入研究，如復雜環境下的多層次授權等問題。
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