基于模型的系統(tǒng)工程在醫(yī)學(xué)院校管理業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)中的探討

丁達(dá)文 趙志強(qiáng)*

醫(yī)學(xué)院校學(xué)科繁多，人員及管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)復(fù)雜，與附屬醫(yī)院之間業(yè)務(wù)聯(lián)系繁瑣且部門間耦合程度高，業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)困難。目前，各醫(yī)學(xué)院校主要依靠市場化的辦公自動化操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對業(yè)務(wù)信息的管理，一定程度上為醫(yī)學(xué)院校提供了具象的信息化解決方案，但系統(tǒng)使用深度始終不足，主要是由于業(yè)務(wù)流程的設(shè)計(jì)造成頂層設(shè)計(jì)與系統(tǒng)開發(fā)間反復(fù)迭代，表現(xiàn)為數(shù)據(jù)關(guān)系復(fù)雜，系統(tǒng)功能不閉環(huán)，建設(shè)效果不滿足預(yù)期等[1]。

基于模型的系統(tǒng)工程(model-based systems engineering，MBSE)方法由具有嚴(yán)格語法的圖形模塊作為模型的基礎(chǔ)而構(gòu)成，可將龐雜的系統(tǒng)進(jìn)行頂層解耦與分解[2]。MBSE方法不僅避免了系統(tǒng)元素之間的不一致性，還為各方提供了直觀的設(shè)計(jì)交流工具。本研究將MBSE方法應(yīng)用于醫(yī)學(xué)院校的業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)全面優(yōu)化醫(yī)學(xué)院校管理業(yè)務(wù)流程的目標(biāo)。

1 MBSE技術(shù)概述

1.1 MBSE理念

MBSE最初由國際系統(tǒng)工程委員會(International Council on Systems Engineering，INCOSE)在2004年提出，通過圖形化的建模語言、科學(xué)的建模方法和可協(xié)作的建模工具，來組織傳統(tǒng)的工作，完成對系統(tǒng)的需求分析，幫助產(chǎn)出系統(tǒng)模型的功能和架構(gòu)。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(zhuǎn)變[3](如圖1所示)。

圖1 MBSE理念模型示圖

1.2 MBSE建模語言

系統(tǒng)建模語言(systems modeling language，SysML)作為MBSE的標(biāo)準(zhǔn)化圖形系統(tǒng)建模語言，以更為直觀規(guī)范的描述能力對系統(tǒng)需求、功能、結(jié)構(gòu)和行為4方面信息進(jìn)行表達(dá)，為復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shù)圖是內(nèi)部模塊圖；③模塊定義圖、內(nèi)部模塊圖和包圖屬于結(jié)構(gòu)圖；④模塊活動圖、序列圖、狀態(tài)機(jī)圖和用例圖屬于行為圖[5]。

2 醫(yī)學(xué)院校管理業(yè)務(wù)流程模型構(gòu)建

醫(yī)學(xué)院校管理主要包括黨團(tuán)建設(shè)管理、教學(xué)管理、科研管理和行政管理(人員管理、財(cái)務(wù)管理及資產(chǎn)管理)，涉及的是人流、信息流、資金流和物流，這4類“流”在各個(gè)場景中的傳輸與交換構(gòu)成了醫(yī)學(xué)院校的業(yè)務(wù)流程，醫(yī)學(xué)院校內(nèi)各“部門”就是這一流程中的“場景”。優(yōu)質(zhì)業(yè)務(wù)流程要求4類“流”在各場景間運(yùn)轉(zhuǎn)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(yī)學(xué)院校業(yè)務(wù)的流程設(shè)計(jì)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(yī)學(xué)院校管理為例，采用MBSE方法論，于Cameo Systems Modeler平臺完成相關(guān)的SysML模型創(chuàng)建。

2.1 頂層模型構(gòu)建

構(gòu)建頂層模型對其業(yè)務(wù)環(huán)境進(jìn)行模擬。涉及到的部門標(biāo)注具體名稱，其余部門以代號為省略。

(1)對醫(yī)學(xué)院校內(nèi)利益相關(guān)人員進(jìn)行定義[6]。將醫(yī)學(xué)院校內(nèi)師生信息完成統(tǒng)一建模。每一類用戶有多態(tài)性，既有自己的需求與約束，也繼承于師生基本信息的統(tǒng)一格式，從而減少定制化工作，方便今后根據(jù)需求對系統(tǒng)進(jìn)行拓展。

(2)對業(yè)務(wù)流程中“場景”進(jìn)行定義。從頂層架構(gòu)定義了醫(yī)學(xué)院校的組織框架。其中業(yè)務(wù)部門信息中心作為學(xué)校的數(shù)據(jù)中心，提供人員數(shù)據(jù)存儲與傳輸服務(wù)。

(3)創(chuàng)建內(nèi)部模塊圖。描述人員數(shù)據(jù)在信息中心與各部門間的流轉(zhuǎn)情況，是人員管理的信息流模型[7]。模塊圖能進(jìn)一步明確系統(tǒng)之間的接口，初步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)解耦工作，方便各部門獨(dú)立開發(fā)管理系統(tǒng)，在規(guī)范接口與設(shè)計(jì)保持一致的前提下，實(shí)現(xiàn)最終業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成(如圖2所示)。

圖2 SysML中數(shù)據(jù)傳輸模塊界面圖

(4)創(chuàng)建部門內(nèi)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(yè)務(wù)，包括一卡通等6項(xiàng)，其業(yè)務(wù)的師生基本信息數(shù)據(jù)均在系統(tǒng)后臺完成數(shù)據(jù)傳輸。但當(dāng)有臨時(shí)用戶需要申請某項(xiàng)業(yè)務(wù)時(shí)，便無法僅依靠系統(tǒng)，而需要其本人完成相關(guān)業(yè)務(wù)流程操作，因此便會產(chǎn)生出人流、信息流、資金流和物流在“場景”內(nèi)的交互。為此，以臨時(shí)人員在計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)申請上網(wǎng)賬號業(yè)務(wù)為例，對其進(jìn)行業(yè)務(wù)流程的建模與分析。

2.2 業(yè)務(wù)流程解耦

(1)黑盒活動圖完成流程梳理。假設(shè)用戶屬于“SysML中的師生信息模塊定義圖”中學(xué)生“其他”這一欄且來自“學(xué)院”，下面構(gòu)建SysML的黑盒活動圖來描述計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)對臨時(shí)上網(wǎng)賬號進(jìn)行權(quán)限管理的活動邏輯。①黑盒活動圖類似于傳統(tǒng)的流程圖幫助設(shè)計(jì)者分析業(yè)務(wù)流程，不同點(diǎn)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(gè)活動節(jié)點(diǎn)上捕獲必要的元素，如信息中心需在網(wǎng)站上提供用戶申請表、內(nèi)部轉(zhuǎn)賬單及現(xiàn)金收訖單等電子文件；③在后續(xù)活動節(jié)點(diǎn)中，還捕獲到用戶在此業(yè)務(wù)中需準(zhǔn)備的對象元素有現(xiàn)金和身份證復(fù)印件。SysML的黑盒活動流程如圖3所示。

圖3 臨時(shí)人員申請上網(wǎng)賬號黑盒活動流程圖

(2)白盒活動圖完成部門解耦。當(dāng)使用文字或黑盒活動圖來描述這一行為時(shí)，學(xué)院、財(cái)務(wù)處和信息中心3個(gè)“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(shù)據(jù)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(jù)黑盒活動圖中捕獲的衍生需求，對業(yè)務(wù)進(jìn)行重新梳理[9]。分析這一用例涉及到的利益相關(guān)者為：其他學(xué)生、學(xué)院、財(cái)務(wù)處與信息中心的4條“泳道”，并規(guī)定了每個(gè)利益方需要完成的操作。在各“泳道”交互節(jié)點(diǎn)中添加了輸入標(biāo)簽(Input Pin)，以指示在此部門的活動中用戶需要提供的材料。設(shè)計(jì)中在部門泳道的最后活動節(jié)點(diǎn)中添加輸出標(biāo)簽(Output Pin)，以規(guī)范部門在業(yè)務(wù)中的輸出材料。至此，SysML的活動圖建模實(shí)現(xiàn)了工作流程模型從黑盒到白盒的設(shè)計(jì)過程，同時(shí)也對各部門工作實(shí)現(xiàn)了解耦，白盒活動如圖4所示。

2.3 業(yè)務(wù)功能優(yōu)化

(1)有了“場景”、人流、信息流、財(cái)產(chǎn)流及物流清晰的白盒活動圖后，用戶“泳道”內(nèi)有大量人員操作。其本質(zhì)原因是：①信息流不夠高效，學(xué)院、信息中心和財(cái)務(wù)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(chǎn)生人流不短途，用戶需要周轉(zhuǎn)三方、物流不即得、身份證復(fù)印件及用戶申請表等不方便獲取的不良現(xiàn)象。用戶在學(xué)院報(bào)到與現(xiàn)金交至財(cái)務(wù)處這兩項(xiàng)業(yè)務(wù)，是用戶必須完成的物流操作，而信息中心的開戶操作與財(cái)務(wù)處內(nèi)部轉(zhuǎn)賬操作均是為確保資金流可信而開展，可轉(zhuǎn)由系統(tǒng)后臺實(shí)現(xiàn)功能。

(2)在重新設(shè)計(jì)流程或重做后臺操作系統(tǒng)時(shí)，明確功能需求，完成提供信息中心網(wǎng)上人員審核功能與財(cái)務(wù)處網(wǎng)上轉(zhuǎn)賬功能的兩項(xiàng)業(yè)務(wù)。優(yōu)化后流程在各學(xué)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(cái)務(wù)處后臺完成轉(zhuǎn)賬操作，一次性全部完成。至此，內(nèi)部轉(zhuǎn)賬的用戶僅需去學(xué)院報(bào)道便獲得了臨時(shí)上網(wǎng)賬號，現(xiàn)金支付的用戶也無需再前往信息中心，節(jié)省了時(shí)間與精力。

(3)在完成相應(yīng)模型體系搭建后，可幫助在“信息中心網(wǎng)上人員審核功能與財(cái)務(wù)處網(wǎng)上轉(zhuǎn)賬功能”兩項(xiàng)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)初期提出較為完整的需求架構(gòu)，在提供整體規(guī)劃的同時(shí)明確用戶利益設(shè)定。開發(fā)人員可以在系統(tǒng)研制的初期先開發(fā)出原型系統(tǒng)模型，將系統(tǒng)的邊界類的交互方式，控制類的算法邏輯和實(shí)體類的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)開放給相關(guān)人員進(jìn)行檢查閱覽，不斷地與原需求進(jìn)行覆蓋分析，實(shí)現(xiàn)開發(fā)過程的方法化。通過模型的表述，使管理者、開發(fā)人員、運(yùn)維人員、用戶及各利益相關(guān)者對其管理業(yè)務(wù)開發(fā)有更為一致的理解，效果遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的文字描述。

圖4 優(yōu)化后的臨時(shí)人員申請上網(wǎng)賬號白盒活動流程圖

3 MBSE模型的優(yōu)勢

3.1 數(shù)據(jù)管理一致性

主要體現(xiàn)在兩點(diǎn)：①圖形建模的唯一性，如“在計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)申請上網(wǎng)賬號”這一活動流程只有唯一的模型表述，當(dāng)完成業(yè)務(wù)流程修改后，信息中心、財(cái)務(wù)處等所有利益相關(guān)部門內(nèi)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)建模語言，以規(guī)范化的形式統(tǒng)一表述，消除文本溝通中的語句歧義，確保各部門對人員數(shù)據(jù)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(diǎn)就是模塊化建模[11]。MBSE將定義的每個(gè)部門作為一個(gè)模塊，通過構(gòu)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(shù)據(jù)流、財(cái)務(wù)流和物流?！坝镜馈眱?nèi)的部門責(zé)任清晰明了，部門間互動明確，利于協(xié)調(diào)動作，推動項(xiàng)目實(shí)施，防止踢皮球現(xiàn)象的發(fā)生。

3.3 用戶體驗(yàn)中的人性化

醫(yī)學(xué)院校內(nèi)利益相關(guān)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(guān)人員設(shè)定，規(guī)定數(shù)據(jù)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(yè)務(wù)流程優(yōu)化時(shí)，通過觀察白盒活動圖中的用戶“泳道”情況，結(jié)合信息模塊中的數(shù)據(jù)信息，盡可能減少所有潛在用戶周折次數(shù)，從而提升用戶體驗(yàn)。

4 結(jié)語

MBSE的出現(xiàn)為解決復(fù)雜的系統(tǒng)工程，提供了全新的技術(shù)手段。本研究將其應(yīng)用于醫(yī)學(xué)院校管理業(yè)務(wù)流程的建模，設(shè)計(jì)提出針對于此的MBSE建模方法體系，應(yīng)用SysML語言構(gòu)建不同角度的模型，建立了醫(yī)學(xué)院校管理業(yè)務(wù)頂層框架，并基于該框架實(shí)現(xiàn)了用戶申請臨時(shí)上網(wǎng)賬號這一流程的設(shè)計(jì)迭代，詳細(xì)分析了MBSE模型特點(diǎn)與醫(yī)學(xué)院校融合方法，并通過業(yè)務(wù)流程中每個(gè)小流程作為實(shí)踐點(diǎn)開展建模工作。未來，可嘗試對校內(nèi)所有業(yè)務(wù)部門構(gòu)建統(tǒng)一模型庫，充分發(fā)揮MBSE的一致性特點(diǎn)，最終實(shí)現(xiàn)全面優(yōu)化醫(yī)學(xué)院校業(yè)務(wù)流程的目標(biāo)。