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[摘要]目的：探索基于模型的系統工程(MBSE)應用于醫學院校的管理業務流程設計及具體實踐。方法：提出一種MBSE建模方法用于CameoSystemsModeler平臺，應用系統建模語言(SysML)完成醫學院校管理業務的模擬業務環境構建，以申請上網賬號業務流程為例，采用SysML構建黑盒活動圖，經捕獲衍生需求，探索構建基于SysML的白盒活動圖，完成對業務流程的部門解耦，最終觀察用戶泳道情況，明確需求，更新業務流程設計。結果：完成對醫學院校管理業務流程中業務管理的頂層環境搭建，取其一項業務流程進行優化，使用戶原本在學院、信息中心和財務處周轉3次才能完成的業務，縮短為優化后在學院可直接錄入新用戶信息、將身份證拍照上傳、信息中心在后臺完成審核開戶及財務處后臺轉賬1次完成。結論：MBSE建模體系能滿足醫學院校梳理耦合業務需求，提高系統設計效率，降低用戶業務處理迭代次數。

[關鍵詞]基于模型的系統工程；流程設計；解耦

醫學院校學科繁多，人員及管理業務數據復雜，與附屬醫院之間業務聯系繁瑣且部門間耦合程度高，業務流程設計困難。目前，各醫學院校主要依靠市場化的辦公自動化操作系統實現對業務信息的管理，一定程度上為醫學院校提供了具象的信息化解決方案，但系統使用深度始終不足，主要是由于業務流程的設計造成頂層設計與系統開發間反復迭代，表現為數據關系復雜，系統功能不閉環，建設效果不滿足預期等[1]?；谀Ｐ偷南到y工程(model-basedsystemsengineering，MBSE)方法由具有嚴格語法的圖形模塊作為模型的基礎而構成，可將龐雜的系統進行頂層解耦與分解[2]。MBSE方法不僅避免了系統元素之間的不一致性，還為各方提供了直觀的設計交流工具。本研究將MBSE方法應用于醫學院校的業務流程設計中，實現全面優化醫學院校管理業務流程的目標。

1MBSE技術概述

1.1MBSE理念

MBSE最初由國際系統工程委員會(InternationalCouncilonSystemsEngineering，INCOSE)在2004年提出，通過圖形化的建模語言、科學的建模方法和可協作的建模工具，來組織傳統的工作，完成對系統的需求分析，幫助產出系統模型的功能和架構。MBSE不是完全拋棄過去的文檔，而是從過去以文檔為主、模型為輔，向以模型為主、文檔為輔的轉變[3]

1.2MBSE建模語言

系統建模語言(systemsmodelinglanguage，SysML)作為MBSE的標準化圖形系統建模語言，以更為直觀規范的描述能力對系統需求、功能、結構和行為4方面信息進行表達，為復雜系統設計建模提供支持[4]。SysML包含4方面信息的9種圖例，①需求圖自成一類；②功能參數圖是內部模塊圖；③模塊定義圖、內部模塊圖和包圖屬于結構圖；④模塊活動圖、序列圖、狀態機圖和用例圖屬于行為圖[5]。

2醫學院校管理業務流程模型構建

醫學院校管理主要包括黨團建設管理、教學管理、科研管理和行政管理(人員管理、財務管理及資產管理)，涉及的是人流、信息流、資金流和物流，這4類“流”在各個場景中的傳輸與交換構成了醫學院校的業務流程，醫學院校內各“部門”就是這一流程中的“場景”。優質業務流程要求4類“流”在各場景間運轉順暢高效，即人流短途，信息流互通，資金流可信，物流即得。目前醫學院校業務的流程設計及管理信息均以文檔的形式來描述和記錄，為此本研究以醫學院校管理為例，采用MBSE方法論，于CameoSystemsModeler平臺完成相關的SysML模型創建。

2.1頂層模型構建

構建頂層模型對其業務環境進行模擬。涉及到的部門標注具體名稱，其余部門以代號為省略。(1)對醫學院校內利益相關人員進行定義[6]。將醫學院校內師生信息完成統一建模。每一類用戶有多態性，既有自己的需求與約束，也繼承于師生基本信息的統一格式，從而減少定制化工作，方便今后根據需求對系統進行拓展。(2)對業務流程中“場景”進行定義。從頂層架構定義了醫學院校的組織框架。其中業務部門信息中心作為學校的數據中心，提供人員數據存儲與傳輸服務。(3)創建內部模塊圖。描述人員數據在信息中心與各部門間的流轉情況，是人員管理的信息流模型[7]。模塊圖能進一步明確系統之間的接口，初步實現系統解耦工作，方便各部門獨立開發管理系統，在規范接口與設計保持一致的前提下，實現最終業務系統的集成。(4)創建部門內信息管理用例圖。以信息中心為例描述其中涉及人員管理的主體業務，包括一卡通等6項，其業務的師生基本信息數據均在系統后臺完成數據傳輸。但當有臨時用戶需要申請某項業務時，便無法僅依靠系統，而需要其本人完成相關業務流程操作，因此便會產生出人流、信息流、資金流和物流在“場景”內的交互。為此，以臨時人員在計費網關系統申請上網賬號業務為例，對其進行業務流程的建模與分析。

2.2業務流程解耦

(1)黑盒活動圖完成流程梳理。假設用戶屬于“SysML中的師生信息模塊定義圖”中學生“其他”這一欄且來自“學院”，下面構建SysML的黑盒活動圖來描述計費網關系統對臨時上網賬號進行權限管理的活動邏輯。①黑盒活動圖類似于傳統的流程圖幫助設計者分析業務流程，不同點在于SysML活動圖會在流程中添加獲取的衍生的需求[8]；②在各個活動節點上捕獲必要的元素，如信息中心需在網站上提供用戶申請表、內部轉賬單及現金收訖單等電子文件；③在后續活動節點中，還捕獲到用戶在此業務中需準備的對象元素有現金和身份證復印件。SysML的黑盒活動(2)白盒活動圖完成部門解耦。當使用文字或黑盒活動圖來描述這一行為時，學院、財務處和信息中心3個“場景”仍高度耦合，無論是部門還是用戶都不能直觀看出本身要完成的所有操作，工作量無法評估，人流、信息流、數據流和物流的獲取不夠直觀。為此，可將之前建立的黑盒活動圖白盒化，根據黑盒活動圖中捕獲的衍生需求，對業務進行重新梳理[9]。分析這一用例涉及到的利益相關者為：其他學生、學院、財務處與信息中心的4條“泳道”，并規定了每個利益方需要完成的操作。在各“泳道”交互節點中添加了輸入標簽(InputPin)，以指示在此部門的活動中用戶需要提供的材料。設計中在部門泳道的最后活動節點中添加輸出標簽(OutputPin)，以規范部門在業務中的輸出材料。至此，SysML的活動圖建模實現了工作流程模型從黑盒到白盒的設計過程，同時也對各部門工作實現了解耦。

2.3業務功能優化

(1)有了“場景”、人流、信息流、財產流及物流清晰的白盒活動圖后，用戶“泳道”內有大量人員操作。其本質原因是：①信息流不夠高效，學院、信息中心和財務處3者間基本無后臺信息傳遞，主要依賴人工；②為保障資金流可信而產生人流不短途，用戶需要周轉三方、物流不即得、身份證復印件及用戶申請表等不方便獲取的不良現象。用戶在學院報到與現金交至財務處這兩項業務，是用戶必須完成的物流操作，而信息中心的開戶操作與財務處內部轉賬操作均是為確保資金流可信而開展，可轉由系統后臺實現功能。(2)在重新設計流程或重做后臺操作系統時，明確功能需求，完成提供信息中心網上人員審核功能與財務處網上轉賬功能的兩項業務。優化后流程在各學院可直接錄入新用戶信息，并將身份證拍照上傳，信息中心在后臺完成審核開戶，財務處后臺完成轉賬操作，一次性全部完成。至此，內部轉賬的用戶僅需去學院報道便獲得了臨時上網賬號，現金支付的用戶也無需再前往信息中心，節省了時間與精力。(3)在完成相應模型體系搭建后，可幫助在“信息中心網上人員審核功能與財務處網上轉賬功能”兩項業務設計初期提出較為完整的需求架構，在提供整體規劃的同時明確用戶利益設定。開發人員可以在系統研制的初期先開發出原型系統模型，將系統的邊界類的交互方式，控制類的算法邏輯和實體類的數據結構開放給相關人員進行檢查閱覽，不斷地與原需求進行覆蓋分析，實現開發過程的方法化。通過模型的表述，使管理者、開發人員、運維人員、用戶及各利益相關者對其管理業務開發有更為一致的理解，效果遠優于傳統的文字描述。

3MBSE模型的優勢

3.1數據管理一致性

主要體現在兩點：①圖形建模的唯一性，如“在計費網關系統申請上網賬號”這一活動流程只有唯一的模型表述，當完成業務流程修改后，信息中心、財務處等所有利益相關部門內的這一模型都會同步修改，從而可以消除文本文檔由于信息更新不及時等原因，造成的信息不對等或遺漏修改問題；②表述的唯一性，MBSE使用標準建模語言，以規范化的形式統一表述，消除文本溝通中的語句歧義，確保各部門對人員數據傳輸與管理的理解一致[10]。

3.2部門間的解耦

SysML語言的一大特點就是模塊化建模[11]。MBSE將定義的每個部門作為一個模塊，通過構建的SysML白盒活動圖，完成部門間解耦工作，使各部門明確自身數據流、財務流和物流?！坝镜馈眱鹊牟块T責任清晰明了，部門間互動明確，利于協調動作，推動項目實施，防止踢皮球現象的發生。

3.3用戶體驗中的人性化

醫學院校內利益相關人員繁多，需求與約束也隨之增多。MBSE在頂層完成所有利益相關人員設定，規定數據信息從而明確潛在利益者的功能性需求和非功能性約束。業務流程優化時，通過觀察白盒活動圖中的用戶“泳道”情況，結合信息模塊中的數據信息，盡可能減少所有潛在用戶周折次數，從而提升用戶體驗。

4結語

MBSE的出現為解決復雜的系統工程，提供了全新的技術手段。本研究將其應用于醫學院校管理業務流程的建模，設計提出針對于此的MBSE建模方法體系，應用SysML語言構建不同角度的模型，建立了醫學院校管理業務頂層框架，并基于該框架實現了用戶申請臨時上網賬號這一流程的設計迭代，詳細分析了MBSE模型特點與醫學院校融合方法，并通過業務流程中每個小流程作為實踐點開展建模工作。未來，可嘗試對校內所有業務部門構建統一模型庫，充分發揮MBSE的一致性特點，最終實現全面優化醫學院校業務流程的目標。

作者:丁達文 趙志強 單位:首都醫科大學信息中心