基于企业工程的企业构建及运维护过程中熵理论的应用

张洪亮

（上海柴油机股份有限公司，上海200438）

基于企业工程的企业构建及运维护过程中熵理论的应用

张洪亮

（上海柴油机股份有限公司，上海200438）

将企业的构建及运行维护过程划分为企业系统构建前、企业系统设计和建立及企业系统运行和维护3个阶段；对各阶段的任务、目的和衡量方式进行了论述。同时将熵理论引入到企业构建和运维3个阶段中,为熵理论在企业工程中的应用提供了新的思路。

企业企业工程企业构建阶段熵

1 引言

企业是由组织、过程、信息及支持技术集合而成的复杂系统。为应对日益复杂的外部竞争环境，如何设计、构建企业，管理、维护与改造现有企业，评价企业系统的有效性，成为目前学术界积极探讨的一个课题。作为设计、建立、运行和维护企业的学科——企业工程（Enterprise Engineering）已经被学者提出。对企业运行规律的研究，已经从简单系统的研究思路，日益拓展到复杂系统。

本文首先介绍了企业工程，然后简述熵理论的发展过程；之后分析熵理论应用于企业系统及企业构建过程的机理；最后将企业的构建及运行维护过程，划分为企业系统构建前、企业系统设计和建立、企业系统运行和维护3个阶段。该划分方式是对企业工程的理论与实践的一个有益的补充。在对各阶段的特点进行论述的同时，将熵理论引入到其中，为熵理论在企业工程中的应用提供新的思路。

2 企业工程的发展

在业务过程中的重规划、信息工程、工业工程、系统工程、计算机集成企业、企业管理等学科发展的基础上，许多机构和学者对企业工程进行了探讨。

1995年James Martin给出的企业工程的定义是：企业工程是构建和改变企业及其流程和系统的学科集合[1]。1995年Donald H.Liles,Mary E.Johnson和Laura Meade给出的企业工程的定义是：分析、设计、实现和操作一个企业的知识、原则和实践的整体[2]。1995年美国企业工程协会将企业工程定义为：设计、建设、维护与改造企业的综合学科[3]。国际企业工程协会的定义是：企业工程是对企业的所有要素进行分析、设计、实施和运作的知识、原理和学科的总和。企业工程方法包括建模、成本分析、模拟、工作流分析、瓶颈分析、全面质量管理（Total Quality Management）、准时生产方式（JustⅠn Time）、变化管理，以及附加价值分析[4]。

企业工程的概念提出后，国内外一些大学和研究机构开展了一系列的研究或实践。国内学者李从东、余彤鹰等人较早地对企业工程概念作了研究与拓展[3～4]，近年也涌现出一批基于企业工程概念的研究成果。张惠琴和赵波从企业工程的角度界定了企业家的职能，构造了基于企业工程体系的企业家素质模型[5]。采用企业工程的理论与实践方法，丁俊提出“可演进”的物流企业发展工程设计[6]。黄艳提出企业工程框架下企业信息文化的构建方案，对企业工程与企业信息文化，企业文化之间的关系进行描述[7]。管金富以企业工程方法论为基础，构建了企业并购后资讯整合策略[8]。

2013年5月，Jean Leonardus Gerardus Dietz、Johannes Adrianus Petrus Hoogervorst等18位署名作者，共同在《Ⅰnternational Journal of Organizational Design and Engineering》上发表了题为"The discipline of enterprise engineering"的文章，对企业工程的使命，从“哲学、本体、意识和技术（philosophical,ontological,ideological and technological）”4个方面进行了定义和明确[9]。

在现有的企业工程研究文献中，笔者尚未发现对企业建立及运行各阶段的划分，以及基于企业建立及运行各阶段划分的评价方式及工具。

3 熵理论的发展

熵（entropy）的概念，最初是1854年由德国物理学家克劳修斯（Rudolph Clausius）在阐述热力学第二定律时提出来的。其经典定义为[10]

式中，

R——可逆过程；

dS——体系的熵变；

Q——从热源中吸取的热量；

t——热源温度。

1872年，玻尔兹曼（Boltzmann）指出熵是大量微观粒子的位置和速度的分布概率（称为热力学概率）的函数[10]。1945年普里高津（Prigoging）发展了熵定律，扩大了熵定律使用范围，提出了新的熵定律表达式[11]

式中，

dis——体系内部引起熵值的增加，称为熵产生；

des——由于体系与环境之间，因发生物质与能量传递而引起的熵值变化，称之为熵流。

熵定律也渗透于信息论中。20世纪40年代，信息论的创始人申农（Shannon）引入了科学的信息概念，指出熵增与信息的表述获取有关[11]。布里渊（Brillouin）提出信息熵的概念并与热力学联系起来[11]，他认为信息与负熵等价。

近年来，系统的概念普遍应用，人们对于复杂系统及其演化规律研究的需要，如不确定性的度量，系统复杂度的度量，信息熵等，使熵的概念与理论被推广应用到几乎所有的领域。

4 熵理论应用于企业构建及运维过程的机理

企业是由内部诸多子系统（要素）构成的系统。其内部子系统包括生产系统、质量保证系统、员工培养系统、信息技术系统、物流系统、文化、宗旨、价值观等等。如果企业内部各子系统相互冲突，各部门为自身利益相互争夺资源，内部矛盾增长，可能导致企业状态混乱或无序，即处于熵增状态。作为状态的混乱性或无序性的度量，熵完全可以用于描述企业系统。

企业系统时刻与环境发生着物质、信息和能量的交换：面临市场环境、与其他企业的竞争、受国家法律法规以及安全环保规定的约束、从外界招聘人员、满足国家关于员工工资增长的要求、满足客户要求等等；某些企业还与投资者、股东等发生着联系。如果企业在与外界环境交互的过程中，不断地引进新技术、人才、资金和信息（负熵流），并通过内部的自适应、自组织，可以抵消企业内部无序度的增加和管理效率的递减。

企业本身也有一个建立和成长的过程，有其生命周期。企业在不同的阶段，需要完成不同的任务。某个阶段可能需要内部结构调整、可能需要开展各种活动，也可能是改革、改善创造利润的过程，也可能是进行产品研发、制造、销售过程的重组，也可能是加强自我调整的能力、进行危机处理等等。在每一个阶段，都会出现大量的某种状态的几率研究问题，即不确定性的问题。如信息不完备性、条件不充分性、事物的随机性、概念的模糊性等等。这些不确定性，也可以用熵的概念来统一描述。

在信息时代的企业经营管理过程中，会产生大量的、庞杂的信息。这些数据、资料、指标、图纸、报表等信息，是企业系统运行的基础。信息的结构是否合理、信息流动是否畅通，很大程度上决定着企业经营结果的好坏。企业系统需要通过信息反馈，来调整企业自身的行为。信息通道的通畅程度与信息流量的损失率，可以用信息熵的概念来描述。

5 企业构建、运行维护阶段划分及熵理论应用

本文将企业构建、运行维护过程划分为企业系统构建前、企业系统设计和建立及企业系统运行和维护3个阶段，这3个阶段的任务、目标、使用工具和衡量方式都有所不同。

5.1 企业系统构建前阶段

企业是由人组建的，所以在企业构建前必须有人的存在。本文将构建企业的人员称为“企业开发者组织”。企业开发者组织可以是一个人，也可以是由多人构成的组织。在企业构建前这个阶段，企业尚未进入实际的构建过程，而企业开发者已经组建起来了。

企业开发者组织，是由多学科、多领域的工程师等高信息携带者参与组成的专家群体，具体可以由“企业工程”师、未来的企业领导、相关专业人员以及决策者构成，他们应具有与企业构建及企业运行维护有关的知识和经验。

企业开发者组织的任务是设计、构建一个满足特定目标的企业。要完成该任务，企业开发者组织要同时实现2个目标，一是保证物理过程的最优实现--开发出最优的或满意的对象系统；二是开发者组织自身运行过程的最优化——通过有效的组织管理使开发过程时间短、投入少、收益大。

企业系统的产生、子系统的划分和功能的分配，完全是企业开发者主观信息的产物。要实现企业系统开发的物理过程的最优化，需要大量的各方面的信息（知识）。如何衡量企业开发者是否具有构建企业的能力？企业开发者是否掌握将非常规、非程序化的问题简化为一系列常规、程序化问题的思路与方法？开发者对自己的活动进行组织管理的能力如何？要回答这些问题，就应当建立一个评价体系。

本文建立以下指标体系，对企业开发者进行评价和衡量，参见图1。指标体系建立后，可以设定评分标准，采用熵值法计算出企业开发者的综合评价值[12]。综合评价值一方面可以用来选择企业开发者，另一方面也可以对现有的企业开发者进行评价和衡量。在实际应用的过程中，可以根据指标的熵和熵权对评价指标进行增减、调整，以便于做出更精确、更可靠的评价。

图1 企业开发者评价和衡量指标体系

5.2 企业系统设计和建立阶段

企业系统的设计和建立过程就是企业开发者组织利用其掌握的有关企业工程的知识设计企业建立方案，并对其进行评价、选择和实施的过程。企业系统设计和建立阶段的主要任务是如何高效、快速、有序地构建一个满足需要的企业。

企业系统的设计和建立是之后企业运行的基础。企业系统是由若干个子系统构成的。其子系统的划分与功能分配，一般存在着多种方案，也就是说其结构具有不确定性。所以在设计和建立阶段，要注重提高企业对象系统的有序度。若设计出的企业架构良好，功能合理，层次少，系统总熵较小，将会有利于企业的良性运行。

对于设计和建立过程中的企业，可以借用企业组织管理系统复杂性的评价方式，用熵理论来评价其架构、功能和信息的复杂性。评价域由结构复杂性、功能复杂性和信息转化复杂性（信息转化率）构成[13]。其中结构复杂性包括管理层次、管理跨度，功能复杂性包括部门功能耦合、职能凝聚度，信息转化复杂性则包括沟通网络、信息反馈环[13]。定义Ex为信息转化矢量空间，Ey为功能矢量空间，Ez为结构矢量空间，则Ex×Ey×Ez为三维线性熵空间。将这3个复杂性空间结合，并在新的空间上定义一个复杂性尺度，则[13]

式中，

B——熵信息；

m——组织结构阶段或层次。

此计算结果即为该组织系统统一的管理复杂性尺度。

由以上计算方法，可以得到处于设计和建立过程中任一阶段的企业系统的统一复杂性熵信息量。通过对比设计和建立过程中不同方案和不同阶段的复杂性熵信息量，可以对企业系统复杂性做出衡量。

在企业系统设计和建立的过程中，需要最大限度地简化企业系统的复杂性，减少管理环节，避免信息流与物质流的阻力，降低管理成本。这需要企业构成要素，如组织、流程和技术，最大程度地和谐共存，充分、极大地提高管理效率，使企业系统向高效方向发展。

企业工程开发者可以通过总结经验教训或向先进者学习，获取企业工程方面的新知识（信息），因而其创造和设计出的不同微观结构的概率将发生变化。某些被实践证明是较好的结构被采纳的概率增大。目前一些企业采用“复制”工厂的方式建立新工厂，即将成熟工厂的结构直接运用到新工厂中，取得了较好的效果。

5.3 企业系统运行和维护阶段

企业系统设计和建立阶段完成后，就进入企业运行和维护阶段。一般而言，企业运行和维护阶段的时间跨度会比企业系统设计和建立阶段的时间跨度要长得多。所以，企业系统运行和维护阶段，其主体、目标、任务、衡量方式，都与前一阶段企业系统设计和建立阶段不同。

企业系统运行和维护阶段的主体，与企业开发者组织，可能是不同的人员。企业系统运行和维护阶段的人员，其技能应更偏向于为企业相关者（股东或投资者、员工、社会、供应商和客户）提供多种形式（有形和无形）的收益。所以，本阶段的评价及衡量方式与企业设计和建立阶段不一样，可以用基于利益相关者的企业管理系统总熵值S来评价企业经营管理的综合绩效[14]。

其中，i是影响相对封闭管理系统熵值的各种内部因素，如组织结构因素、人的因素、制度因素、文化因素等；ki是企业在特定行业、特定阶段时的各种因素的权重；Si是各种影响因素所产生的熵值。

企业系统总熵值的大小，反映了系统内部管理效率的高低。总熵值越大，企业管理效益越低，绩效越低。在企业系统运行和维护阶段的所有周期中，该熵值S都具有评价、诊断和预警功能。

企业工程开发者，通过企业系统设计和建立阶段建立起来的企业，是一个有序或比较有序的系统。它包括了人员结构、组织结构、技术结构、功能结构等的有序。但在企业系统运行和维护阶段，在企业整体与企业环境之间的相互作用中，企业要素资源之间、企业要素资源与企业整体之间、企业要素资源与企业整体环境之间的相互关系都是变化的，存在着相互之间的不协调与不适应，导致企业内部结构的紊乱与企业整体功能的减弱（熵增）。所以企业运行和维护阶段的主要任务就是消除各因素间不协调与不适应（减少熵值），目标是实现企业成长。

为了保证企业成长，企业必须成为一个动态的开放系统，不断地进行创新，进行持续改善。企业必须不断地自我研究或从外界引进新的组织管理体制与方法，不断吸收及应用企业工程中新鲜的知识(负熵流)。企业不仅要进行技术创新，还应该进行组织创新、管理创新、市场创新、生产创新、文化创新以及人才创新，从而确保运行和维护阶段企业的健康发展。

6 研究结论

本文提出将企业的构建及运行维护过程，划分为构建前、企业系统设计和建立、企业系统运行和维护3个阶段，分析了每个阶段的任务、目的，引入了基于熵理论的各阶段评价及衡量方式。对3个阶段进行了清晰明确的分界，对每个阶段的具体工具集、任务集，以及各阶段之间的影响关系，尚需作进一步的研究、探讨。本文引入熵理论来对每一个阶段进行评价，其评价公式及过程也需要进一步的简化。

总体而言，本文认为可以应用熵理论，描述企业构建及运行维护过程的多变性与复杂性，评价企业构建及运行维护过程的效率与效果。把熵理论应用于企业系统和企业工程，作为一种软科学的认识论与方法论，是必要的，也是十分合理与自然的。

1 Martin J．The Great Transition:Using the Seven Disciplines of Enterprise Engineering to Align People,Technology,and Strategy[M]．Amacom Books，1995:58.

2 Liles D H,Johnson M E,Meade L,The Enterprise Engineering Discipline[EB/OL].http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10. 1.1.196.4337&rep=rep1&type=pdf.1995.

3余彤鹰.企业工程的几种定义[EB/OL]. http://www.ee-forum.org/pub/ty/2010-01-p465. html.2004年1月.

4李从东.集成化企业工程及其应用问题研究[D].天津：天津大学，2000.

5张惠琴，赵波．基于企业工程的企业家素质模型的研究[J]．软科学．2008，1(22)：139-141．

6丁俊.“可演进”的物流企业发展工程设计[J].物流科技，2009，32（8）：106-108.

7黄艳.基于企业工程框架的企业信息文化评价及建设研究[D].成都：成都理工大学，2009.

8管金富.企业并购后资讯整合策略之研究--以PCB产业A公司为例[D].中国台湾：国立中央大学，2011.

9 Dietz J L G,Hoogervorst J A P;Albani A,et al.The discipline of enterprise engineering[J].International Journal of Organizational Design and Engineering, 2013,3(1):86-114.

10冯端，冯步云.熵[M].北京：科学出版社，1992.

11李习彬.熵-信息理论与系统工程方法论的有效性分析[J].系统工程理论与实践，1994（2）：37-42.

12兰艳章，柴华奇.人才甄选的多层次熵值评价方法[J].工业工程，2006，6（9）：104-107.

13宋华岭，刘全顺，刘丽娟等.管理熵理论--企业组织管理系统复杂性评价的新尺度[J].管理科学学报，2003（6）：19-27.

14吴玲，任佩瑜，陈维政等.管理系统中的熵理论及利益相关者框架下企业综合绩效的熵值评估法[J].软科学，2004，18（1）：36-43.

表12 装载机作业油耗试验与仿真对比

6 总结

从上述仿真计算结果与实际测试结果分析得知，通过对柴油机设置不同的功率输出模式，装载机可以顺利实现不同的动力特性和燃油经济特性。动力性由强到弱排序依次为：P档、N档、E档；经济性由高到低排序依次为：E档、N档、P档。终端用户可以根据不同的工作负荷选择不同的功率模式，在保证动力性不下降的情况下，最大限度地降低燃油消耗量。针对终端用户部分工期内可能会对整车动力性要求较高，根据仿真结果，可以将柴油机设置超P档模式，输出功率比P档更大。用户可以根据实际需求进行功率模式选择，满足特定工况的需求，而又不影响用户的长期用车成本，可以明显提升装载机的适用性。

基于CRUⅠSE的整车模型，其仿真计算经过实测数据验证，证明其是准确可信的。对于采用线性多元回归建立的柴油机万有特性数学模型，得益于采用了分段函数，万有特性油耗数据估测值与实测值的误差在±5%以内，精确度较高。本文中对作业工况燃油耗的仿真计算只是采集了一个装载机的工作循环，正如本文中P档的作业油耗仿真计算，仅仅以单个工作循环去评估小时耗油量可能会有较大的误差。因为单个工作循环的油耗存在偶然性，若需要更高的计算精度，可以采集多个工作循环载荷谱数据进行计算。

参考文献

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6同济大学应用数学系编著．工程数学[M]．上海：同济大学出版社，2002．

Application of Entropy Theory in Enterprise Architecture Operation and Maintenance Based on Enterprise Engineering

Zhang Hongliang
（Shanghai Diesel Enine Co.,Ltd.,Shanghai 200438,China）

The process of enterprise architecture,operation and maintenance is divided into three stages:pre-architecture,design and architecture,operation and maintenance.The task,objective and measure of each stage are discussed.The entropy theory is introduced in three stages.This study can serves as reference for the application of entropy theory in the enterprise engineering.

enterprise,enterprise engineering,enterprise architecture,stage,entropy

10.3969/j.issn.1671-0614.2014.02.013

来稿日期：2013-11-15

张洪亮（1974-），男，博士，研究方向为企业建模与集成化管理、现代工业工程理论及应用。