本文系国家自然科学基金资助项目《信息系统集成的理论和工具的研究》的研究报告之四（1998年）。
摘 要 本文在企业集成信息系统结构和面向对象信息工程的基础上，结合作者信息系统开发实践，提出了企业集成信息系统的开发方法论，并介绍了相配套的辅助工具的使用。
关键词 信息系统，数据环境，面向对象信息工程，主题数据库
4.1 引言
4.2 企业集成信息系统的结构
4.3 企业集成信息系统的开发方法论
4.4 主题数据库
4.5 数据建模的辅助工具
4.6 从数据库到数据仓库
4.7 小结：关于企业信息系统集成的思考
参考文献
4.1 引 言 ...top
我们在文献[1]中提出了企业信息化建设有四项基本任务, 论述了开发企业信息资源是最重要、最根本的任务，指出不改造落后的企业数据环境，不进行数据环境的重建，就没有企业的信息化。
企业信息化的主体工程是建立集成化的信息系统。这种信息系统的结构特征是什么？怎样建设这样的信息系统？这就是本文要进一步探讨的。
4.2 企业集成信息系统的结构 ...top
90年代以来，企业信息化建设的一个关键性、全局性的问题，是对集成化企业信息系统的结构模型的研究。
我国系统工程专家王众托教授在总结企业信息系统建模原则的基础上，提出了一个企业信息系统的总体结构新方案──"企业集成信息系统"（Enterprise Integrated Information Systems,EIIS）的三维模型[1]，如图5.7。
第一维是管理与运行层次：战略管理、战术管理、运行管理、业务运行层，自上而下共四个层次。适合经营管理四个层次的计算机信息系统，属于业务运行层和运行管理层的是事务处理系统，办公自动化系统，以及与经营管理有关连的生产控制系统、计算机辅助设计系统和其它监测系统有关部分；属于战术管理层的有狭义的管理信息系统（或称信息报告系统，其实它部分地属于运行管理层），决策支持系统，某些专家系统等；属于战略管理层的有主管信息系统或主管支持系统，战略信息系统等。
第二维是职能部门的划分，例如生产部门、市场营销部门、财务部门、人事部门、技术部门等，这些部门的最上层领导是统一的。
第三维是信息的处理功能，有四个层次：数据处理──包括数据的采集、整理、处理和存储，是最接近生产现场、业务活动和外界环境的；信息形成──利用数据处理结果，经过汇总、分析，形成有用的信息；问题分析──对生产、销售等业务活动现状，对比原订的目标、计划与任务，进行分析，发现问题，分析方案，进行评价选择；统筹规划──制订企业长远发展目标、战略措施、宏观和长远计划。
图5.7 企业集成信息系统的三维模型
分析三维模型各块之间的信息流，会发现是很复杂的。运行管理层、战术管理层到战略管理层，自下而上的信息流较多，自上而下的控制指挥信息流较少；各管理部门之间的信息流（如生产部门与市场营销部门、技术部门）较多；此外，各层、各部门都有来自外界或与外界交换的信息。
这种三维模型既是面向功能的，又是面向数据流的，可以称之为"企业集成信息系统的总体模型"。从功能方面看，它指出了集成化的信息系统具有跨部门、跨功能，使各层次有所贯通，使各种功能能够相互结合的集约化管理特征，即"功能集成"。然而，这些功能模块必须是在集成化的数据环境中运行的，分散、混乱、无序的数据环境不能支持集约化管理的跨部门、跨功能、各层次贯通、各种功能的相互结合。功能模块都是按数据中心原理去存取集成化的数据存储，即功能集成是以"数据集成"为基础的。许多研究和多年来的实践都表明，对于有一定应用基础和一些分散的MIS的企业来说，信息系统的集成并不是搞些接口联接的问题，而是建立企业信息基础设施（EII），进行规范化的信息资源管理（IRM）和重新规划设计企业集成信息系统的再造工程（Reengineering），与之同步、甚至为其先导的，则是业务过程的重新设计（Business Process Reengineering，BPR）。应该看到，BPR是指对经营方式、部门界限和管理机制进行根本性的结构改革，要经过严格评估，抛弃过时的处理方式，利用最新技术建立新的业务过程。研究表明，近几年发达国家的一些大型企业搞BPR的成功率并不高，这是因为，BPR项目面临的最大的障碍有：企业管理部门缺乏实质性的投入和领导；对BPR概念的错误理解，使企业主要领导对BPR项目提出不现实的规模和期望；变革阻力在企业里到处都有，大部分来自中层管理部门。由此可见，要搞全企业MIS的集成与业务过程重建，是有相当大的困难和风险的，只有经过管理上和技术上的充分准备，特别包括在理论借鉴方面的准备，在条件成熟时才能进行。
4.3 企业集成信息系统的开发方法论 ...top
企业需要重建所有数据处理资源的任务，是相当复杂的。信息工程的目标，是使这些分散的系统能以适当的方式相互关联起来。因此，它要从企业高层管理人员的看法开始，向下发展并逐步加细；它是一种全公司范围的活动，要求高层管理人员的投入和来自高层强有力的指导。经验表明，规划和建模工作可能占较长时间，但由建模到实现层次的工作则需要尽快向下推进。
企业集成信息系统（EIIS）的三维模型和面向对象信息工程（OOIE）方法论[2]，对于大多数企业信息系统的高层建模来说，决不是简单照搬的问题。比如，按OOIE识别出一些最高层的对象类型，是有利于总体构思的。但在业务域分析中建立对象和事件的详细模型，无论其抽象机理还是表示法，并不是多数业务分析员所能掌握的；而EIIS的"功能模型"很贴近广大业务人员，可揭示跨部门、跨功能的集约化管理特征，为什么不采用呢？我们非常强调的"数据集成"是"功能集成"的基础，正是EIIS和OOIE所没有强调的，其实这是借鉴二者，特别是借鉴传统信息工程（IE）的结果。
我们综合研究了70年代中期以来的以结构化技术为基础的生命周期开发方法论；90年代发展起来的信息工程方法论（IE和OOIE）；90年代初的应用开发周期（AD/Cycle）方法论，快速应用开发（RAD）方法论，和面向对象方法等，边试验、边总结，提出了企业集成化信息系统开发方法论，其要点是：
·企业集成化信息系统开发方法论包括两大部分──高层部分与低层部分；
·高层部分面向全组织，解决总体规划与高层建模问题；
·低层部分面向业务域，解决应用系统的分析、设计与建造问题；
·两个层次的工作不能混淆，但要紧密衔接，并且由体现该方法论的集成化计算机辅
助软件工程（I-CASE）工具来支持不同层次的工作及其衔接。
高层部分面向全组织（超系统），属于系统工程范畴，其掌握与执行需要的人员是系统工程师──总体规划员、数据管理员和系统分析员；低层部分面向业务域（应用系统），属于软件工程范畴，其掌握与执行需要的人员是软件工程师──数据库管理员、系统设计员和程序员。由于我们强调支持工具与方法的一体性，该框架不仅表现了方法论的分层，而且也表示了其支持工具的分层──高层I-CASE工具用于全组织的总体数据规划、信息资源管理和高层建模，确保全组织集成化IS建设成功；低层I-CASE工具用于应用项目开发，保证其质量与效率。
我们主张，根据企业的具体情况和信息系统规模，来灵活地运用上述企业集成化信息系统开发方法论。一般来说，建设企业集成化信息系统有三个过程：总体规划过程、系统设计过程和系统建造过程。
Ⅰ.总体规划过程。进行高层的全企业信息系统战略规划，重点是总体数据规划。实际上是把OOIE的前两个阶段（企业规划和业务域分析）并起来，以数据模型和功能模型的建立为主要成果。首要的工作是由企业高层领导参与抽象、识别和定义"业务域"，这是应用系统的最初构思。然后分小组进行业务域分析，有中层领导参与分解、综合，定义"职能"，这是子系统的最初构思。经过"业务过程"到"功能模块"、"概念数据库"到"逻辑数据库"的分析和定义，就可以识别定义主要的"存取关系"，由此可生成子系统、进而生成系统的体系结构（C-U阵）。这就是高层建模过程。
Ⅱ.系统设计过程。这是针对总体规划已定义的具体业务域／应用系统，在系统逻辑数据模型和功能模型之上，进行的基本上是OOIE的第三阶段的工作。但是，我们还强调面向对象方法与结构化方法的结合，称之为"新结构化方法"──在复查确认系统目标之后进行系统数据结构设计、功能结构设计、存取设计、屏幕界面规格和处理程序规格设计等。
Ⅲ.系统建造过程。基本上是OOIE的第四阶段的工作，采用各种编码生成器，也可以采用结构化方法进行系统建造。
4.4 主题数据库 ...top
上述企业集成信息系统三维模型中的数据流--业务部门之间、管理层次之间和企业内外的数据交换，可以有多种实现方式，但最快捷、最经济的方式是存取共享数据库，即所谓的主题数据库(Subject Database)。主题数据库的概念是James Martin 于80年代初提出的，是指企业管理数据库应该面向业务主题来建立，而不要面向用户单证报表建立数据库。这是针对在这之前，由于数据组织技术的不成熟，人们大量地按业务单证报表建立数据库，结果将企业的数据环境搞得相当混乱，使企业信息系统的开发、运行和维护越来越困难，Martin 称之为"数据处理危机"的年代。这些，在文献[3]中有详细的介绍。
当前的问题是，许多从事企业信息化工作的人们，不了解或忽视主题数据库的概念，只热衷于各种新出现的信息技术，而不重视最基本的信息技术--数据组织技术。他们尽管正在使用良好的数据库管理系统(例如Oracle, Sybase等)，但是没在数据分析和组织上花工夫，大部分是按用户视图来建库，即所谓的"应用数据库"，实际上是在不自觉地重复形成历史上的"数据处理危机"。因此，深入了解主题数据库的概念和特征是十分必要的。根据我们的研究，认为主题数据库的主要特征有：
·主题数据库是面向业务主题建立的，同行业的企业主题数据库模型是相同的或基本相同的；
·主题数据库对企业中的不同业务域具有共享性，它不是某一部门或个人的私有数据，它必须纳入企业信息资源的统一管理；
·主题数据库的信息源具有唯一性，它的信息采集必须一次一处地进入系统，同一数据不应该是多次多处输入；
·主题数据库的结构具有稳定性，每一主题数据库由一个或一组基本表(Base Table)组成，而基本表则具有原子性(基本表中的数据项是数据元素)、演绎性(可由基本表中的数据生成全部输出数据)、规范性(基本表中的数据满足三范式)。
主题数据库和应用数据库的差别，在随着应用系统的增加而增加的变化方面，可以清楚地看出来。主题数据库的建立，在集成化信息系统开发的初期需要具有一定的规模，但是随着系统的扩展，数据库数目的增加逐渐趋于平稳(如图5.8左)。应用数据库虽然在开发的初期见效快，但随着应用系统的增多，应用数据库的数目会飞快增加，以至无法控制地造成混乱的数据环境(见图5.8右)。
图5.8 两种数据环境的比较
总体数据规划的重要任务是研制企业的主题数据库模型，即数据建模。数据建模的主要分析、综合与抽象化工作有：
1.用户视图分析。对各业务域的单证、报表、帐册进行收集整理，剔除冗余的，简化烦琐的，补充设计适应新系统需要的，尤其是新工作方式所需要的数据窗口内容要认真进行设计；对每一个用户视图，登记其标识、定义和所含的数据项；对一数据项要分析是基本项(数据元素)还是复合项(待进一步分解)。
2.识别与定义业务主题。 高层业务人员概括和构思提出对业务主题的看法，业务分析人员通过对用户视图的分组提出实体大类；将两方面的工作结合起来，就可以定义业务主题；根据业务主题及所涉及的数据项或数据元素，定义主题数据库，建立概念数据模型。
3.进行数据结构规范化分析。 利用数据结构规范化的理论和方法，将每一主题数据库细分为一组三范式的基本表，并确定基本表之间的关系，这就建立了逻辑数据模型。
4.5 数据建模的辅助工具 ...top
人们长起以来一直在追求数据建模和数据库设计的自动化方法，但总也没有突破性的进展，其根本原因是，数据建模和数据库设计的有效方法，归根到底是以业务知识和管理经验为基础的；采用某些软件辅助工具，只是为了加强规范化，省去分析处理和人工绘制图表等繁琐工作，实际上，没有能完全自动产生正确数据模型的工具[4][5]。
我们研制的数据建模辅助工具有以下的特点：
·数据建模工作意味着正规的信息资源管理(IRM)工作的开始，数据建模辅助工具与IRM辅助工具是一体化的；
·数据建模所有基本资料的采集，均以计算机化的方式进行，不仅增、删、改等操作简便，而且具备其它字编辑软件所没有的多种自动校验功能和综合分析功能；
·系统对用户视图分组、数据元素聚类、抽取公用数据元素、数据流和数据分布分析等常用的数据建模工作，能提供较强的支持；
·系统对数据模型的表达采用图表方式，既易于用户和分析人员理解与交流，又便于计算机的自动化处理和输出；
·建立计算机化的数据字典----元数据(Metadata)的存储和检索使用，它不仅描述业务数据的意义和结构，而且说明业务数据是如何被创建、存取和使用的，提供方便的屏幕显示和标准打印文档；
·数据字典与系统元库(Repository)紧密相连，实际上是作为其子集，以保证数据建模与系统的规划、设计和建造自动衔接。
4.6 从数据库到数据仓库 ...top
现代企业置身于数据的海洋之中，它本身所产生、存储和使用的数据差不多也是一个"海湾"，数据环境建设的任务非常艰巨。近年来逐渐趋于成熟的数据仓库(Data Warehouse)技术，为企业数据的深加工和辅助决策分析应用提供了支持。
数据仓库简单地说就是单一的、完整的和一致的数据存储，这些数据从多种数据源获取，经过加工成为最终用户在一定程度上可理解的形式，以便用于业务管理工作。企业数据仓库是多种数据库的集成。研究企业数据仓库所包含的数据类型和范围(见图5.9)，可以发现，结构化的、公用的业务数据和元数据是主要的；非结构化的、公用的元数据，是用来描述业务数据的，也占有很大一部分[6]。这些数据都需要建立稳定的数据库，有科学的结构，才能有效地存储和使用，可采用上述数据建模的方法，运用好信息组织技术。
图5.9 企业数据类型和数据仓库的范围(选译自[4])
在当前推广Internet应用，人们大讲企业Intranet的情况下，有不少企业领导和信息系统负责人，忽视或完全不了解建立本企业稳定的、高档次的数据环境的重要性和技术方法。他们只知道"上网" ，使信息"流通"，但是，上什么网，流通哪些信息，才能为企业生产经营有效地服务？企业自身的信息资源开发利用情况与上网流通信息有什么关系？这些问题是需要认真考虑的。事实上，企业内部各层次、各部门间的信息交流，主要是通过联机存取共享数据库来实现的，这是以结构良好的数据库为基础的。企业与外部的信息交流，可以通过联机存取共享数据库，也可以通过电子数据交换(EDI)或Internet的E-Mail/FPT实现。需要指出的是，企业与外部交流信息，要解决计算机与计算机之间信息的自动传递和自动处理，必须以结构化的数据为基础，即企业本身必须有结构良好的数据库；不能认为只要上了Internet企业的内外信息交流问题就完全解决了。企业信息化的任务是任重而道远的，其基础性和关键的任务是数据环境的建设或重建。一些大企业已经把数据仓库的建设任务提到了日程，但是，数据仓库不是信息的堆积，数据仓库的建立不仅仅是大型信息设备的问题。至关重要的是，认真搞好业务数据的结构化组织，扎扎实实进行信息资源的规划，才能有效地推动企业的信息化建设。
4.7 小结：关于企业信息系统集成的思考 ...top
企业信息系统的集成是一项十分复杂的任务，从系统工程的角度看，其复杂性确实不亚于设计建造航天飞机。然而，大多数人，包括企业领导、信息系统负责人、系统分析员和业务人员，对此缺乏足够的估计和充分的思想准备。
大多数人把系统集成理解为计算机和网络环境的集成，不抓更为重要的数据集成，或者方法不当，是搞不成系统集成的。
企业信息系统集成的实践是需要理论指导的。光靠自己去积累经验不仅走得慢，而且可能重蹈他人失误的覆辙。
企业信息系统集成是需要工具支持的。不能把眼光只盯在系统建造工具上，还应进一步扩大视野，选择、应用中高层的系统设计和规划建模工具。
参考文献 ...top
[1] 王众托：计算机在经营管理中的应用──新的系统构成，大连理工大学出版社，1994年12月。
[2] James Martin : Principles of Object-Oriented Analysis and Design,PTR Prentice Hall, 1993.
[3] James Martin原著，高复先 吴曙光等编译：《信息工程与总体数据规划》，人民交通出版社，1989年。
[4] Andrew S. Targowski and Tbomas F. Rienzo: Managing Information Through Systems Architecture ─ The Systems Logic Integration Approach, INFORMATION EXECUTIVE, The Journal of Information Systems Management,Vol.3 No.3 Summer 1990.
[5] Mark M.Klein: Reengineering Mathodologies and Tools,INFORMATION SYSTEMS MANAGEMENT, Spring 1994.
[6] Barry Devlin, Data Warehouse ---- from Architecture to Implementation,Addison Wesley Longmae,Inc. 1997.