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              清華大學特聘教授、復雜系統工程研究中心主任張新國作《智慧企業建設參考框架》專題報告

              張新國:各位領導、各位嘉賓、各位代表,大家上午好,很高興有這個機會跟大家交流關于
              智慧企業架構設計的一些過程。
                  我想分三個方面:第一個是數字時代的復雜性挑戰,這部分主要想說一下我們遇到的目
              前的數字技術或者網絡技術給我們帶來了無窮的好處。同時我們也看到系統變復雜以后我們
              遇到的挑戰是什么,如果這個挑戰我們不能解決我們又如何向下一步邁進。從某種程度上也
              是在說為什么我們需要架構、需要整體設計。第二部分因為我們需要架構,就需要說一下架
              構的整體原理,架構怎么幫助我們去解決這些問題,從總體看、從全局看,以及它的作用和
              我們怎么設計架構,怎么用架構的方法來描述我們目前面對的問題。最后一部分說一下在前
              兩部分的基礎上我們怎么進行的這次智慧企業參考架構的設計過程,大家手里有這份資料,
              所以我主要講前面兩部分,最后一部分說一下智慧企業參考架構的基本內容。
                  我想所有做工業企業的組織應該都熟悉工業協同制造模型,也就是說我們大家都在圍繞
              著三個圖在設想,橫坐標是價值鏈,就相當于我們左邊是供應鏈,右邊是客戶關系鏈,我想
              這次疫情之后我們真正看到了供應鏈的重要性和客戶關系鏈的重要性,如果供應鏈不可靠,
              我們的工業生產就不能持續,如果我們的客戶關系鏈不可靠,即使你生產出來也賣不出去。
              企業內部的經營管理是縱軸,第三個軸是產品生命周期,或者有時候可以認為是技術生命周
              期。而隨著技術的變化,產品的生命周期和技術的生命周期都在不斷地縮短,在加速,實際
              上工業4.0說起來要做很多,但實際上就是企業軸、價值鏈軸和技術以及產品生命周期軸,
              三個軸如何綜合。目前數字技術幫助我們解決了很多問題,但是這三個軸目前在每一個軸上
              沒有綜合起來,這三個軸更沒有綜合起來。
                  當我們進入工業互聯網,進入工業4.0以后,我們談的不僅僅是信息,是在信息技術的
              支撐和幫助下,我們如何去把所有的設備連起來,當前的通訊只是人與人的通訊,下一部是
              人與機器的通訊,以及機器與機器的通訊,這也是5G要解決的問題。但是賽博物理系統面對
              的不僅僅是信息,同時要面對物質和能量,也就是信息系統出現一些故障不會出現大的崩
              潰,但是如果和所有的設備、和物理系統相連,任何時間上的延遲,甚至小小的故障都可能
              導致災難性的事故,甚至于包括我們的核電站,包括水利電站等等,或者大型的設備,這些
              大家都經歷過。
                  賽博物理系統的問題是我們要應對計算單元、信息單元和執行單元,如果我們把賽博物
              理系統放在企業的組織里來看,賽博指的是計算與通信,我們國內目前很多把它翻譯為信
              息,這是很大的問題,是計算和通訊,并不是信息本身,另一個是傳感器和執行機構基本上
              是在物理層面,我們現在拿不到數據根本原因不是我們拿不到大數據,是很多數據我們還沒
              有辦法去獲取,或者是獲取了還不夠全,所以傳感器技術仍然很重要。包括機器人,機器人
              高性能的傳感器和執行機構基本上是不足的,這些問題都不能忽視,否則我們又再一次面臨
              后面發展的“卡脖子”問題。
                  智能制造主要處理執行管理這一層,如何把設備連起來,如何進行生產編排,如何能夠
              高效生產。但是這上面最重要的一條是業務智能,也就是企業聯盟和企業層的管理,朱會長
              剛才已經談到了這個問題,如果上面這一層的業務智能我們沒有做好,即使我們用到了最先
              進的智能設備,我們的組織可能用得并不高效。從這一次美國應對疫情就可以看出來,美國
              擁有全世界最先進的醫療設備,但是美國的抗疫效果并不好,這說明了什么呢?說明政府管
              理和運行機制的重要。如果放在一個企業來講,即使你擁有最先進的智能設備,但是你的企
              業管理和運營跟不上。
                  如果把社會上的設備、企業的設備,交通以及智能居住等等衣食住行都包括進來,這樣
              的系統會變得更加復雜,不僅僅是我們現在的通信網絡所能回答的。當這個系統變得越來越
              復雜的時候,我們就要問一個問題,我們曾經面對的設備基本上是機械,我們過去的設備、
              機床,以及汽車、火車、飛機大量是以機械為主,后來隨著機械的發展,第一次、第二次、
              第三次工業革命映射到產品上就由機械走到了機電,最后走到了機、電、軟件、網絡,系統
              所含的元素數以及關系數,以及系統與環境相關的關系數,三個數目加起來成指數,F在我
              們的管理方法、思維方式還停留前一層、前兩層,去管理第三層,這帶來了很大的挑戰,甚
              至可能是危險。
                  我們企業組織目前面臨的挑戰應該說也很大,盡管數字化已經進行了30多年,但是人類
              自從有了亞當斯密勞動分工以來,勞動分工提供了效率,每個人都有專業,從手工業轉到大
              工業以來,西方國家在90年代初就總結過,復雜的程度越來越難,目前能掌握全局的就是手
              工業,只要是大工業都面臨同樣的問題。所以在信息化的時候就提出來怎么樣組織再次還原
              到它的整體,就是通過流程,通過業務流程來穿越我們已經被分開的智能組織,分開了的專
              業組織回歸整體。但是如果說這件事沒有做,那么我們就在原來碎片化的專業分工、職能分
              工的組織上進行碎片化、信息化,實際上現在很多單位的數字化仍然是碎片化,管財務的、
              人力資源的、管計劃的,工業部門管軟件的、管機械的,各自都有自己的信息工具,但是所
              有的工具都不能集成,所有的數據不能交換,所有的模型也不能綜合。新一代網絡技術也
              是,我們聽到的很多名詞,但是這些技術又怎么集成,其實我們也沒有完全回答。不管是管
              理領域、信息技術領域,還是產品的整個生命周期所用的工具都大量存在問題,即使是我們
              現在很多很優秀的企業,比如說IT企業,甚至在幫別人進行數字化的企業,他自身內部也出
              現力不自治的情況,這些問題都是擺在我們面前的挑戰,實際上都是下一步進行全面數字化
              和智能企業建設的一些障礙。
                  復雜系統的演進實際上是一個過程,我們過去看到一個系統往下分解,都講往下有哪個
              部門,很少講屬于哪個部門,每個產品都在往下分解,這也是習慣。反過來說向外看,不管
              你這個企業還是你這個產品,一定跟外部的環境是有聯系的。你就拿我們最近碰到的事來
              說,最近電商非常高效,大家買東西覺得我手機只要訂出去東西就能送來,如果你上街走一
              圈就會看到有很多的快遞小哥在進行貨物分揀,而且占用城市公共區域,同時有幾百萬快遞
              小哥一邊滿足城市需求,一邊為了平臺的考驗,冒著違反交通的風險,而且出現了很多交通
              事故。說明了什么?電商到用戶這一部還是物理實驗,這一部分又如何解決,所以系統越來
              越大,大家可以回想共享單車,所有城市在前幾年都出現了無數個共享單車,兩三年后發現
              最后都集中在了公共地鐵站和汽車站,這才找到了應用場景。共享電車和公共汽車、地鐵不
              連續,但是我們并不是從應用場景開發來的,而是自下而上去應用,結果導致很多無序的投
              資和很多無序的浪費,所以復雜系統應該研究所有的問題,不僅僅研究系統本身,還要研究
              體系,體系是由系統組成的系統,還有復雜系統,把人類的運營方式放進去,即使我們有了
              快速的高鐵以后,現在有些城市已經開始考慮如何把室內公共交通和高鐵的班次進行對接,
              如果不這樣對接高鐵節省來的時間會在這個城市到達以后因為等車把加快的時間又給損失
              掉,所以整個運行要放在社會運行環境下,企業是如此,社會也是如此。
                  所以復雜系統分為很多類,我們現在應對的是有組織的復雜性,需要頂層設計。不管企
              業內還是產品內有組織的系統,但是運行的環境是隨機的,這也是當前無人車遇到的問題,
              無人車不是技術問題,無人車上不了路才是問題,你出了事故以后是司機負責任,還是造車
              的人負責任,像這些問題我們都要把它考慮在內可能才能回答所有問題,否則我們一個方面
              的努力被另一個方面的東西所抵消。傳統的信息技術30年來取得了巨大的進步,但也數據終
              獲取透視和行動卻未變化許多。
                  第二部分我說一下原理及其核心作用。
                  傳統的系統工程第一條是產品的系統工程,第二條線是組織的系統工程,人類開使用自
              己做物理系統的辦法設計自己的組織,這兩條線都有缺失,中間都缺架構設計,所以我們大
              量的組織都能拿出組織架構圖,但拿不出流程架構圖,就是拿靜態的圖,卻拿不出運行的
              圖。很多城市都拿出三維的城市模型展,表現不出這個城市的交通是怎么運行的。我們買車
              的時候看到是270公里,加速到100公里用幾秒,但是我們上路的時候發現你開到40公里以上
              的機會很少,所以像這些問題其實都是我們沒有總體回答的問題,我們都盯著一個點在說。
                  所以復雜組織體(Enterprise)確實有企業的含義,但是在復雜工程里并不指是企業,
              是指人類所有的范圍。它至少應該有人、流程、技術,當然也可以有資金和組織,就人、流
              程和技術是復雜組織體的三要素。我們如果只說物理系統,那就只有技術就可以了,但是只
              要涉及到人類的活動,必然涉及到人和流程,所有的要素相互依賴有目的地組合,對于環境
              相互作用構成一個復雜網絡,所以復雜組織體架構在我們國家,在國際上這個學科已經有十
              多年,甚至二十年,但是在我們國家一直說成是企業架構,但其實是復雜組織體系架構。
                  因為在美國實際上它是在軍隊先用,因為美國先發起了全球信息化戰爭的網絡,我覺得
              我們國家很可能會從企業的架構而引領整個架構的發展。
                  我們看一下架構的定義,就是一個系統的基本組織具體體現于其內部組建、組建與環境
              之間的關系,以及支持對其設計和演進全過程進行治理的原則與指南,不可能一蹴而就,不
              可能變。
                  那如果用網絡來描述架構,我們做的任何一個系統一定有使命,而且使命就是目的,也
              一定有環境,就是所生存的環境。這個系統不管是企業組織還是產品系統,一定有利益攸關
              者。不同的利益攸關者他關心的問題一定不一樣,我們中國人有一句話叫屁股決定腦子,這
              實際上是必須的,因為每個人都對自己的崗位負責。正因為這樣,不同的關系就造成了每個
              人對同一個問題看問題不同的視角,視角是從哪里看、試圖看見了什么,就是剛才朱會長講
              的場景,你從什么視角看過去就會看到什么運行場景,整個綜合起來就形成了架構描述,架
              構描述是干什么的呢?在所有的不同層級、不同領域的利益攸關者之間達成共識的描述,因
              為現在不同領域的人說著不同的語言,我們現在由于專線分工,尤其各個層級的不同大家現
              在不太聽得懂對方的語言,即使說同一個名詞,但是要有清晰的理由依據就是架構,架構就
              成了系統的總體,所以我們通常說總體設計、頂層設計,我們還是用自然語言來說,沒有結
              構化和技術化的方法來支撐這些總體要素和頂層設計。
                  這里面最重要的幾個關鍵點是視角和視圖,視角是說如果是左邊我可以是個概念圖,作
              為住戶來講我關心的是一個場景,是一個生活場景?墒亲鳛榻ㄔ斓娜藖碚f,我關注我怎么
              設計它、我怎么建造它,他們看到的視角是不一樣的,所以視圖是不一樣的。
                  再放開,視角再展開,一個房子可以有更多的視角,搞銷售領域的視角,搞管道鋪設的
              也有視角,搞建造的也有視角,搞電氣的也有視角,視角是不一樣的,所以我們要把所有視
              角、所有視圖放在一張層面上看,這樣就有概念的完整性。第二當把所有視角放在一起的時
              候我們就看到了沖突、看到了矛盾,當我們在頂層能夠達到共識還解決了沖突、解決的矛
              盾,還沒有遺漏,那就達到了正確性、一致性、完整性,這就是對頂層設計與戰略設計的要
              求,或者物理系統對需求的要求。
                  最早80年代就提出了架構框架,使用的人關注的是概念模型和組織模型,設計的人關注
              的是系統模型,建造的關注技術模型,其實我們現在做智能企業的建設不同的人關注的問題
              是不一樣的,現在我們怎么把視角結合一下。復雜體系架構提供了復雜組織體的本體,這36
              個要素才能完成地描述信息化條件下復雜系統與復雜組織體所有的要素,不是說所有都要
              用,而是說它是個全集,你可以在這上面建材。所以架構包含結構和行為,包含結構和功
              能,包含靜態和動態,這是架構不同于結構最重要的地方。
                  國際標準組織OMG發布的模型驅動架構,從需求-功能-邏輯-物理這里面很重要的是需求
              的時候要獨立于方案,說功能的時候要獨立于設計,說邏輯的時候要獨立于技術,我們現在
              是倒的,我們在用技術推邏輯、用邏輯推功能,這樣做出來又是自下而上,可能會出現另一
              輪智能化、碎片化,所以頂層設計就顯得非常重要。
                  在計算機里我們說模型的時候要獨立于計算,說計算的時候要獨立于平臺,不要過早地
              約束到技術和平臺上去,M0是現實,M1是模型,M2是元模型,M3是元元模型。所以我們比較
              熟悉物理建模、數據建模,現在我們需要概念建模,概念層實際上是思維建模。
                  這種概念建模照樣要使用計算機來幫助,這才是高層的彼岸。從戰略到解決方案我們最
              重要的是要解決為什么,然后再回答做什么,最后再回答怎么做,不能說我們要怎么做,然
              后再去支撐我做什么和為什么,這樣的邏輯往往會導致我們浪費很多的資源和很多的經濟代
              價。
                  組織作為業務和社會,我們現在面對的是IT,就業務和IT實際上是和社會結合,我們這
              些年大講IT,但是和國際上差在什么地方呢?國際上都在講IT和OT結合,就是信息技術和運
              行技術結合,運行技術就是各個行業業務是怎么運行的,IT到最后是支撐業務運行,業務運
              行支撐經濟運行,這個邏輯不能反的。這時候復雜系統的架構作為各個方面溝通的手段,因
              為我們要達成共識,要建立共同的藍圖。
                  同時,我們從戰略到實施中間需要EA的實踐做轉化,所以架構把戰略轉化到實踐的橋
              梁,也是做整體設計的基礎。我們現在老說大數據,但是數據是缺乏意義的,也沒有組織,
              也沒有結構,它是現象的經驗實踐。信息是說我們對數據進行了分類,是結構化的數據,它
              具有一定的意義。當我們對信息有相關的、因果的、邏輯關系的理解的時候,組織信息并常
              采取模式的形式,像我們通常描述一個人有智慧,這個人能夠運用正確的方式解決一般人解
              決不了的復雜問題,那就叫智慧。而智慧要求我們用多模型來思考,不是用單一的模型來思
              考,而多模型恰恰就是多視角,而多視角需要架構。
                  創生智慧的核心是多元思維模型,大家可能看到很多資料,投資是最復雜的學科。在這
              個過程中怎么多元思維呢?要多視角、多學科、多層級,這個問題說起來容易,解決起來很
              難,因為一般人都有自己的專業,都有自己的行當,都喜歡用自己的視角去看,如果你不換
              視角、不跨學科,描述出來的東西是扭曲的。
                  我們如何落實呢?我們既要多視角,又要多層級,還要多學科,這樣才能描述一個復雜
              系統。我們如何來體現呢?就要用國際上的標準方法,TOG發布的AF,這里面既含了戰略,
              也含了業務,也含了信息,所以我們現在信息化走了30年,老實說我們現在幾乎大部分的信
              息化都沒有頂層的架構設計,而且信息架構和業務架構沒有對標過,甚至我們大量的信息基
              礎根本沒有業務架構在上面引領,這也是我們信息化一直沒有做得很有效的其中一個原因。
                  架構內容的元模型,這些我都不細講,大家可以看,用的都是元語音,可以映射到所有
              的行業,這里面并沒有具體到你是干能源的還是干金融的,還是干交通的,還是干制造的,
              可以映射到各個業務。
                  現在還要解決的問題就是如何關注人-系統-現實之間表達的公共基礎,如何把個人知
              識、主觀知識變成一個社區、一個社團的公共知識,這是第二層,第三層人-計算機-現實至
              今達到語義上的共識,這是必須解決的,否則計算機能幫助我們實現制造的自動化或者智能
              的自動化、運行的自動化,但如何幫助我們實現管理自動化,這是我們要解決的。
                  這時候我們就需要正規化、出行化的堿性語言,現在已經有Archimate、SysML、UML,
              雖然我們底層智能化很高,但是頂層還是人在拍腦袋,這部分問題非常大,如何讓這部分用
              計算機來做,這才是智慧企業邁出了真正的步伐。
                  其實萬事萬物回到初衷就是是什么和做什么,是什么是結構和形式,能干什么是它的功
              能和行為,任何都是這樣表達的。我們現在系統級建模語言就是用功能視角、行為視角、規
              模視角,這些人和機器都可以做。如果是組織就用ArchiMate,這種建模語言已經在國際上
              形成標準,而且發達國家正在大量采用。
                  這是框架,可以看到戰略層、應用層、物理層、技術層、實施層,恰恰描述了人類所有
              組織公共的邏輯推理,可以說是公理,不需要證明。架構開發方法照樣從戰略開始,但是戰
              略是問題。業務架構藍圖到業務場景實際上包含所有要素,所有要素里最重要的是業務架
              構,業務架構里的頂級是能力,我們現在說建立智慧企業,智慧企業實際上就是這個企業有
              沒有能力駕馭這個智慧的能力。
                  最后一部分架構引領下的智慧轉型,咱們企業發展的主題經過工業化、信息化、數字
              化、智能化,工業化主要追求效率,信息主要追求增長,前三十年主要追求速度和規模,數
              字化的時候由于互聯互通在解決協同,下一步智能化主要解決創新驅動。
                  工業企業集成的架構發布了很多年,但這幾年開放式平臺通訊的統一架構已經發布,而
              且把五級全部連接起來,完全要集成過去三四十年幾萬個廠家、幾千個通訊協議、無數設備
              之間的通訊和使用,這個架構不是靠我們自己能解決的,5G能解決一部分問題,但不能解決
              異構設備之間的問題。瑞士的公司大量在研究這個標準,而且由德國在主導發展,現在全球
              用得最多的標準。當然汽車行業也有一個產品標準,但是中國汽車企業沒有參與到這個協會
              中去,它已經有30年了。OPC UA獨立于平臺,它正在執行,我們工業制造2025并沒有發布架
              構,但是德國制造工業4.0發布了八個架構,說明什么?頂層需要架構來牽引。
                  我們可預見的智慧企業的轉變,當前人機分工、分散、分機決策、分散的信息與處理,
              將來在融合層我們要綜合分析與決策,這時候組織智能體、業務智能、人與機器的融合剛才
              也講了這部分。怎么把它從戰略決策,從戰略層、應用層,剛才我講了怎么用建模的方式來
              描述我們整個的體系,最后就出現了我們說的數字孿生,其實我們現在數字孿生不僅僅是產
              品的數字孿生,現在全球都在討論第一個是產品的數字孿生,第二個是業務流程的數字孿
              生,你怎么工作、怎么運行,第三層是企業的數字孿生,只要做出這三層的孿生才能向智慧
              企業邁進。
                  智慧企業高度敏捷的綜合協同體系,AI在環的人類增強智能決策體系從信息到智慧,我
              們分認知欲、行動欲,像有些AI技術,像剛才潘院士講的攝像頭屬于信息,比如說我們的機
              床在設備里屬于行動欲,反過來現在最缺的是認知欲,這里面技術、方法、工具我們都要開
              發。
                  智慧企業的數字方面從概念層、邏輯層再到運行層,目前我們缺少概念層和邏輯層的推
              理,更多的是讓工具和設備由下向上推,再一次出現碎片化的狀態。
                  最后我們總結為三個欲、八個視角,他們之間映射關系大家手里拿的冊子也有。我們也
              設計了部分的元模型,比如戰略結構、業務架構,大家可以看以前的戰略架構里很少有行動
              方案和能力的描述,我們把戰略幾乎當成一個口號來說,所以這是戰略不落地的問題,同時
              要考慮各種利益攸關者,所以智慧企業的建設還需要在當前信息化的基礎上再一步深入。
                  最后智慧企業建設的采購架構應該囊括我上面講的各個領域,實在對不起,超時了,謝
              謝大家!
               
                中國企業聯合會、中國企業家協會 主辦
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