【IT168 技术文章】

    时下，可视化已成为一个热门话题，笔者在google上用“可视化”为关键词进行搜索，得到符合的条目278万条。我顺次打开浏览，除去不能打开或需要登录（我从不打开这类条目）的条目外，大概阅读了40多条的内容，发现对于可视化的理解比较混乱，不同的理解之间相去甚远，甚至大相径庭。笔者认为，有必要对此进行梳理和归纳，本文就是笔者的一个尝试。

    什么是可视化？从字面上理解就是可以看见，但实际上现在人们所说的“可视化”其真实的含义是把本来用文字、数字等表达方式改用图形、图像、动画等方式。

    笔者认为，可视化是今后相当长的时期内计算机技术的一个重要发展方向。我们知道，计算机刚刚诞生时，计算机主要用于科学计算，后来发展为数据处理。随着互联网的普及，以及多媒体技术的发展和成熟，图像处理将成为计算机的重要用武之地。而可视化与图像处理是两个互相交叉又相互促进的领域，具有广阔的发展空间。

    尽管人们对可视化的认识各异，但从功能上以及从应用主体上看，可以分为三种类型，即软件设计可视化、信息管理可视化和流程可视化。

    一、软件设计可视化

    （一）软件的图形辅助开发工具

    在计算机诞生的初期，可视化就随着软件出现应运而生了。大概还是汇编语言刚问世不久，编程人员就开始绘制流程图来做辅助工具，使得程序设计更加方便快捷。以后，随着编程语言的升级（出现高级语言）和处理对象规模扩大，出现了各种图形辅助工具，例如，图形用户界面技术、可视化操作等。可以说，可视化是伴随着计算机科学和技术的发展与应用而发展起来的。

    但在相当长的一段时期内，由于计算机技术的发展和应用的限制，可视化一直处于非常初级的阶段。直到近年来，随着因特网的普及，以及多媒体技术的成熟，才使得可视化技术逐步走向成熟。

    （二）可视化建模技术

    1、概念

    20世纪90年代中期，对象管理组织OMG发布了统一建模语言UML（Unified Modeling Language）。伴随着面向对象技术的发展，可视化建模技术受到越来越多开发人员的追捧，其应用领域也在不断扩大，从传统的软件设计领域扩展到管理业务领域。现在，可视化建模技术已经成为一种成熟的软件开发标准。

    一般说来，软件系统，特别是大型软件系统，都是极为复杂的系统。而软件系统最终的表现形式必为可执行代码。而最终可执行代码则更为复杂，包含了更多的细节，以至于再高明的软件人员也难于把握系统的全貌。这时就需要在软件总体构架与最终目标代码之间有一个中间过程，从而保证系统具有健壮性和可理解性。模型是对现实世界的复杂系统的简化和抽象，而可视化模型又可以把复杂模型简单化和直观化。因此，可视化模型就是这个中间过程。由于可视化建模采用面向对象方法，能够实现现实世界直接映射到对象模型之上，可以适应业务需求的不断变化，因此，可视化建模可以帮助软件设计人员加深对系统的认知，做到抓住问题的本质，并且滤掉众多非本质因素，从而有利于问题的解决。

    2、意义

    从技术实现的角度看可视化建模，可以发现它有很多好处：

    一是可以有效管理系统的复杂度。一个现实世界的实体系统，往往是非常复杂的，相应地，它的对象模型经过简化，但其复杂度仍然非常大，有时甚至超出手工的处理能力。面向对象方法的最大优点就是抽象，通过可视化建模的抽象，使得概念系统大为简化，直至达到我们能够理解和处理的程度。特别地，可视化系统是一个层次系统，开发人员可以根据需要了解任何一个层次，粗到系统架构，细到最深层次的细节。

    二是可以实现开发人员之间很好的沟通。我们知道，语言和文字是人们进行交流的主要手段，但是，语言和文字往往有歧义性，较难保证交流双方的理解完全一致。所以在工程技术领域，人们更多地是使用各种各样模型进行交流和沟通。因此，可视化模型能够比较好地保证交流者之间对问题理解的一致性。

    三是可以提高系统设计的可重用性。可视化建模能够实现每个类的功能单一化和构件化，因而，很多构件都有重用的机会，从而提高系统设计和开发效率，降低成本。

    四是增强系统的灵活性。应用可视化技术建立的模型由于其结构清晰、易于被理解，因而，系统比较易于修改和重构。

    3、操作特点

    （1）以构件为基础

    可视化建模的基础是软件构件，它可以保证软件系统的最大灵活性，这是因为，软件构件的特点是构件内部的元素之间高内聚、构件之间低耦合，保证整个系统的功能由一组构件相互协作来完成，构件之间通过定义明确的接口来相互通信或服务。构件体现了面向对象技术中的封装和模块化思想，既能够适当隐藏细节信息，又可以在需要时随时查看系统的详细结构，从而有效管理系统的复杂度。

    （2）保证模型和代码的一致性

    凡是有软件开发经验的人都知道，保持系统设计与代码的一致性是软件开发的一大难题，因为，在软件的开发过程中，经常出现编码与系统设计不一致，而没有及时修改设计的现象，如果这种情况不断发展，就会导致系统设计与实际代码功能逐渐脱节，给以后系统维护埋下隐患；但是，如果靠手工维护，又会异常费时费力。而在可视化建模技术中，由于建模语言没有语义的歧义性，可以由软件工具实现模型与代码之间的同步，从而保证模型和代码的一致性。

    4、可视化建模工具

    随着可视化建模技术应用的普及，市场上出现了很多支持可视化建模工具，例如，IBM Rational的Rose和XDE等。这些工具可以全面支持UML。IBM Rose 和XDE都具有模型与代码的同步功能，即可以实现双向工程。此双向工程包括从模型自动生成代码的正向工程和根据代码的变化来自动地更新模型的逆向工程。

    二、可视化信息管理

    （一）可视化信息管理的意义和功能

    当今世界，以计算机为工具进行信息管理的活动可以说无处不在，几乎所有的信息管理都能够与可视化搭上界，特别是大型信息系统进行可视化管理可以收到意想不到的效果，因而，可视化信息管理是信息系统开发的一个重要的发展方向，它改变了信息管理的现有模式，使管理者以直观的可视化方式，方便、简捷、清楚地把握信息管理过程，并提供辅助决策支持，使得用户管理、决策活动变得轻松方便。

    可视化信息管理，具有快捷的查询与浏览能力，可实时显示信息、模拟实际状态、提供决策分析工具、完善统计和用户及权限管理等。一般来说，图形化的信息组织和表现形式更符合中国人的思维与行为方式，信息表现直观、形象；使用简捷，没有技能门槛，不需要了解太多的计算机知识，减少了相当一部分使用者对使用计算机技术的恐惧心理与障碍，有利于信息化管理水平的提高。

    可视化信息管理的应用范围十分广泛，特别适用于具有地理属性的信息管理，例如，客户分布、渠道状况、仓储运输等进行信息的可视化和地图化，还可以在可视化的基础上进行各种统计分析和专题图表制作，使各种信息和分析结果一目了然。

    通过以上分析，不难看到可视化信息管理，从用户角度看，是计算机技术的新的发展阶段。“用户友好”一直是信息系统开发的基本原则之一，但是直到可视化信息管理的普及应用后，才确确实实变成用户的真实感受；从开发者的角度看，可视化信息管理必将成为他们新的用武之地。因为，它本身必将得到迅速发展，并催生出更加丰富多彩的规范、技术、方法和工具，成为软件企业新的利润增长点。

    （二）可视化信息管理举例

    可视化信息管理的应用可能会超出任何软件开发人员的想象，以下仅举6例来说明问题。

    例Ⅰ 滑雪场可视化管理

    滑雪是许多人非常喜爱的运动之一。不过，这一运动也有一定的危险性，比如，可能发生雪崩、运动员摔伤等。利用信息可视化技术可以将滑雪运动员在任意时刻的运动路线显示在一张地图上，以供救援人员或者管理人员随时掌握情况。通常是让滑雪运动员随身配备GPS装置，通过卫星将运动员的实时位置传送到控制中心，利用信息可视化技术进行实时的三维显示。这样既可以随时将运动员的位置以静态地图的方式打印出来，又可以对整个运动线路进行一个整体显示，分析运动员下滑时的速度以及下滑的时间，从而提高运动员训练水平。

    例Ⅱ 地震辅助预测可视化管理

    我们知道，地震预测预报一直是一大科学难题。如今，可视化信息管理也在解决这一难题上派上用场。

    位于墨西哥的GE IT Capital Solution使用MapInfo对整个墨西哥主要地震多发地区进行管理，记录大型地震(5级或5级以上)的数据，以研究地震发生规律。通过MapInfo，工作人员可以在同一张地图上显示出约360个震中的地理位置，并且可以对这些震中进行属性信息的查询，包括海拔、影响范围、经纬度、地震强度及日期等。

    利用这些信息，可以帮助工作人员预测哪些地方有可能发生地震，从而制定抢救措施，有效保护桥梁、通信设施等重要建筑，以将地震所带来的灾害程度减至最低。

    例Ⅲ 社会治安信息可视化管理

    把可视化信息管理技术用于社会治安管理可以取得非常好的效果。

    长期以来，公安部门都要以地图来显示犯罪发生的地点，然后，用手工在地图上进行标注，并据此部署警力、制定非常好的出警和救护路线，然而，标注工作非常耗工耗时。随着对犯罪打击的加强，犯罪分子作案手段也更加狡猾。面对新形势，社会治安管理也亟需创新，而信息可视化技术就在社会治安管理中发挥了非常好的作用，它使得原来费时费工的工作变得快速、简便，在很短时间内就能完成。目前，国外一些高水平反犯罪机构正在将信息可视化技术用于刑侦和社会治安，例如，美国的FBI就在利用信息可视化技术实现全美范围内犯罪模式的跟踪；美国安全服务机构可以对国际和国内的重大犯罪事件进行模拟；州立警察机构，例如新南威尔士警察局可以跨州界跟踪犯罪事件；城市警察机构，例如，伦敦警察局、纽约警察局、芝加哥警察局通过对警力的合理调配，可以将犯罪事件的影响减至最低。

    例Ⅳ 税务综合信息可视化管理

    我们知道，税务的征收和管理是政府的一项重要职能，由于其业务极为复杂，并且人力有限，因而，需要和资源的矛盾比较突出。将可视化技术用于税务综合信息管理，可以大大提高税务征管的业务水平和工作效率。

    税务综合信息可视化管理是以GIS（地理信息系统）技术、多媒体、网络、数据库技术为支撑，通过与税务机构现有信息管理系统结合，借助GIS的空间分析功能和可视化表达，对税务监管、稽查、税源分析等业务进行可视化信息管理，把复杂繁多的税收业务变得可视化、生动化和地理分布的感官化。

    税务综合信息可视化管理可以在各税务部门的职能、人员编制、办公地点、承担业务、管辖范围，税务专管员职责范围、电话和办理税务登记的纳税人数量、重点税源户名单及分布情况等信息分析处理的基础上进行电子地图自动的动态标注和显示。由于电子地图是以税务数据库为基础，再加上与其他可视化技术的配套使用，可以做到自动化和半实时化，稽查人员对企业地址和缴纳税情况一目了然，解决了税务征管的许多老大难问题。

    例Ⅴ 城市供水管网信息可视化管理

    城市供水管网是城市的重要基础设施，在城市规划、环境建设的过程中起着非常重要的作用，与人民生活息息相关。由于水管管线长期深埋地下，分布广泛，结构复杂，种类繁多，加之供水管网经过不断改造维修，情况变得更为复杂。同时，还积累了大量的档案资料，其中主要是施工图纸，往往达到汗牛充栋的程度，用手工管理这些档案资料，必然效率低下，差错较多，特别是图纸的使用，查找困难，难于满足城市发展建设的需要。例如，由于不能很好地利用档案，导致在建设施工中挖坏地下管线的事故时有发生，与城市建设管理发展的矛盾日益突出。

    在城市供水管网档案电子化的基础上，充分利用可视化技术，加强规划，使得城市供水管网的建设、管理、维护，逐步走向定量化、科学化、自动化和可视化，满足决策管理部门和施工单位的需要，根本上改变了城市供水管网的管理方式，大大提高了管理水平。

    例Ⅵ 南水北调中线工程施工和运行信息可视化管理

    现在许多大型工程在设计阶段就把信息可视化管理作为设计的一项重要内容。南水北调中线工程是我国一项特大工程，它输水线路长、建筑物类型多且数量大、投资规模巨大。南水北调中线工程控制性枢纽是工程的关键建筑物。“南水北调中线工程施工和运行信息可视化管理”是工程设计中的一个重要项目。它的运行不仅能为枢纽工程建筑物的施工和运行管理提供直观形象的动态信息支持，而且可为制定合理的施工组织计划提供科学的依据。同时，该信息可视化管理还包括，动态水环境、水量调度、水价、水质等信息可视化管理。

    三、流程可视化

    毫无疑问，流程可视化是当前一个极为热门的话题，人们分别从不同角度诠释着流程可视化。其中，主要有：流程可视化表示、流程可视化演示、流程可视化建模，以及流程可视化表演等。这里需要指出的是，以上四种流程可视化形式互相之间并不冲突，而是互相相容，一般情况，以一种形式为主，辅以其他形式，做到多种形式互相融合和集成。可以肯定，随着流程可视化的普及和发展，还会出现新的、为用户所喜见的形式。

    （一）流程可视化表示

    流程可视化表示是流程可视化的最基本形式，最常见的是我们经常使用的各种形式的流程图。流程图也与其他计算机技术一样，处在不断发展变化之中。特别是近年来，流程图本身的复杂程度、绘制工具和方法、管理机制，以及视觉效果等方面都有大的发展。比如，大型企业的业务流程成千上万，而且流程之间及每个流程的内部都有复杂的结构，现在已有不少成熟的软件，可以实现流程的管理、绘制、修改的半自动化或自动化。

    笔者想指出的是，目前，真正功能强大、操作简便的流程可视化软件还比较少见。据业内人士反映，国外的这类软件尽管比较多，但是，它们大多不符合我国用户习惯，使用起来很不方便。因此，用户们期待适合我国国情的流程可视化软件问世。

    （二）流程可视化演示

    中央电视三台的“快乐驿站”是一个为广大观众所喜闻乐见的栏目，它所播送的相声、小品等，从形式上看，要比真人演出还要滑稽幽默，真是“好好看哪”！

    其实，“快乐驿站”的形式完全可以用到流程可视化之上。

    我们知道，企业的业务流程实际上是一种逻辑结构，它蕴涵在企业的业务运作和流转之中，人们虽然身处其中，但是，往往并不能深悟其妙，正所谓“不识庐山真面目，只缘身在此山中”。如果将业务流程进行可视化演示，那将有助于人们对业务流程的分析和理解，进而改造和优化流程。笔者预言，随着需求的扩大，社会上一定会出现一批专门从事流程可视化演示节目制作的机构，如果发展得好，可能形成一个不大不小的产业。

    （三）流程可视化建模

    流程可视化建模是软件设计可视化建模技术向管理业务领域的扩展和延伸。二者的主要区别是流程可视化建模着眼于软件运行的结果，而不是软件本身；而软件设计可视化建模则刚好相反，着眼于软件本身的设计而较少关注其运行的结果。

    这里有必要指出，流程可视化建模是流程建模的一种形式，而流程建模则属于业务流程再造（BPR）范畴。目前，软件市场上流行着各种各样的BPR工具，他们是一种套装软件，不仅能提供绘制业务流程图的功能，有些软件还能提供与流程有关的数据分析和流程仿真分析（what-if），而最新的BPR工具软件还能分析企业运营的利弊和流程“瓶颈”，甚至还能帮助企业拟定新的高效流程。这些软件已经成为有的企业管理人员的助手。毫无疑问，流程可视化建模技术可以使BPR工具的功能得到大幅度提升，使得BPR工具运行的结果更加直观、逼真，更易于用户对业务流程的理解。

    （四）流程可视化表演

    如果作一深入分析，可以发现，以上介绍的三种流程可视化形式有一个共同缺点：它们比较适用于现有流程的描述，而不太适用于流程创新。我们不难知道，流程描述相对于流程创新来说，要容易得多、简单得多。流程创新真正难点在于它的风险性。一般来说，流程创新包括，现有流程的改造、再造，以及新流程的设计和实施。之所以说流程创新难度大，主要是因为，新流程的设计方案只是厚厚的一叠或几叠图表和文字资料。企业决策者很难从中看出其中的多少奥妙以及它们背后所隐藏的问题。但是，方案一旦得到企业高层批准并付诸实施后，其中所隐藏的问题必然会渐次显露，而问题一旦出现，解决起来往往并不容易，甚至可能造成巨大损失或难以挽回的后果。

    《企业流程设计指南：流程可视化》（以下简称《流程可视化》）一书则给出了流程可视化的另一种形式，即，流程表演，这是流程可视化的一种全新理解，它可以大大降低流程创新的风险性。

    流程表演，顾名思义，就是把企业流程排成舞台剧，由演员在舞台上进行表演。《流程可视化》深入分析了流程表演的优越性：它能够告诉人们，企业的业务流程和支持技术在真实的场景中将如何运作；还可以告诉人们，信息流、物流等如何支持流程运作；使人们明白每个角色是如何工作、如何互动、如何处理各种关系。特别重要的是，使人们明白，如何处理好与客户及供应商的关系，如何解决好流程各环节中存在的问题、争端和障碍等。

    当然，流程表演也如电影、话剧、电视剧等一样，要由多种要素构成。

    首先，要有一个剧本。“剧本、剧本，一剧之本”，剧本的好坏直接关系到表演的成败。剧本要在流程描述和设计的基础上，进行艺术创作。

    其次，要有一个好的导演。流程表演对导演要求是比较高的，他不仅要对流程有深刻的分析和理解，还应对艺术有一定的把握，一般应由资深咨询师担当。

    再者，就是演员。演员可以是企业的员工，也可以是咨询顾问，还可以是专业演员。

    这里需要注意的是，千万不要希望流程表演一次成功、一蹴而就。它是一个表演、修改，再表演、再修改，直至达到目标要求的过程。

    《流程可视化》一书由机械出版社出版，作者是加拿大人诺曼?洛夫茨。他是加拿大York大学Schulich商学院供应链和物流管理中心教师；Pragmatica咨询公司合伙人（该公司的业务主要集中在重大的供应链改革）；他曾是某系统集成公司的合伙人；他曾在一些制造和销售公司担任供应链高级主管，多年担任科尔尼公司和毕玛威会计师事务所的管理咨询顾问。

    参考文献

    1、可视化建模技术――IBM Rational 技术白皮书 版本1.0，http://www-900.ibm.com/cn/software/rational/resource/visual_modeling.pdf；

    2、[加]诺曼?洛夫茨,企业流程设计指南：流程可视化，机械工业出版社，2005年4月；

    3、上海曙天信息数码科技有限公司：软件产品介绍，http://www.sotn.com.cn/；

    4、刘建民等，南水北调中线枢纽工程施工可视化信息管理系统研究，万方数据；

    5、刘俊编译，信息可视化技术及其应用，

    http://www2.ccw.com.cn/1998/23/168382.shtml；

    6、梅绍祖、[美]James T.C.Teng，流程再造――理论、方法和技术，清华大学出版社，2004年2月。