25、聚焦战略的架构决策方法解析

聚焦战略的架构决策方法解析

1. 引言

在当今竞争激烈的商业环境中，架构决策对于企业的成功至关重要。传统的架构决策方法往往只关注经济因素，而忽略了其他重要的方面，如客户满意度和市场趋势。为了更好地支持架构决策，使其与以客户为中心和市场驱动的战略保持一致，我们提出了一种名为 StArch 的方法。本文将详细介绍 StArch 方法，并通过一个实际案例来展示其应用。

2. 方法背景

在过去的研究中，我们发现架构的经济性虽然是架构决策的必要条件，但并不足以做出良好的决策。例如，在某些情况下，诸如易用性改进和客户满意度等无形收益是支持以客户为中心和市场驱动战略的架构投资的主要驱动力。此外，架构师和管理者在决策时所使用的信息存在很大差异，这导致了在理解架构对业务的贡献以及就投资达成共识方面需要进行长时间的讨论。

为了解决这些问题，我们试图开发一种决策方法，该方法既能容纳现有的方法，如产品线经济学和 CBAM，又能满足从业者更广泛的信息需求。我们提出通过将架构改进与业务战略相联系来支持架构决策。具体来说，我们将战略地图和平衡计分卡嵌入到既定的架构实践中，从而开发出了 StArch 方法。

2.1 战略地图

战略地图将业务战略转化为以架构质量为中心的目标因果关系链。这个链条从组织的长期财务目标开始，然后向下连接到从客户、内部业务和学习与成长三个角度的运营目标。质量改进的无形目标间接为财务目标做出贡献。

2.2 平衡计分卡

平衡计分卡被应用于架构领域，为每个目标指定绩效指标和评估标准，以支持决策。这样，架构改进对业务战略的贡献以及评估所需的适当信息的选择就变得明确了。

3. 案例研究：独立传感器发布

3.1 案例背景

我们以飞利浦医疗保健公司的成像系统组织为例。该组织的产品线由软件密集型产品组成，产品生命周期为 5 - 8 年，共享数百万行代码。组织采用双生命周期方法开发临床应用和平台，新平台每隔几年发布一次，而临床应用每年有多次软件发布。

成像系统需要传感器来产生高质量的图像并支持临床应用。过去几年中，新引入的传感器数量大幅增加。新传感器可直接供购买新成像系统的客户使用，但现有客户必须等待最新的软件升级才能使用新传感器。

3.2 客户问题

这给现有客户带来了两个问题：一是即使传感器已经上市，他们也必须等待合适的软件升级才能使用；二是他们需要支付升级费用和传感器费用，如果不利用软件升级的其他好处，总价格被认为过高。

3.3 解决方案

为了解决这些客户问题，组织考虑投资进行架构更改，以实现独立于软件升级发布传感器的项目，即独立传感器发布（ISR）项目。该项目将通过解耦传感器和系统其余部分的生命周期来提高系统的可演进性，预计需要 10 个人年的工作量。

3.4 项目挑战

尽管 ISR 项目受到客户的欢迎，但它对生命周期业务产生了相互冲突的影响。一方面，传感器销售可能会因价格门槛降低而增加；另一方面，软件升级销售可能会减少，因为购买传感器不再需要软件升级。由于这些对业务的冲突影响，ISR 项目被搁置。一个由五人组成的团队被要求应用 StArch 方法，并就是否投资 ISR 项目提供建议。

4. StArch 方法步骤

StArch 方法通过四个步骤指导架构决策，具体如下表所示：
|步骤|描述|
| ---- | ---- |
|1. 制定战略地图并确定计分卡|建立以质量为中心的目标与业务战略目标之间的因果关系。选择相关的计分卡和评估标准。|
|2. 提出具有业务差异的架构场景|提出不同的架构场景进行评估，这些场景在对计分卡估计的影响方面应具有多样性。明确假设对计分卡的影响。|
|3. 估计计分卡|使用步骤 2 中的假设来确定架构场景中计分卡的估计范围，并估计计分卡的值。|
|4. 决策|根据计分卡和评估标准，达成共识并做出决策，记录决策规则。|

4.1 步骤 1：制定战略地图并确定计分卡

这一步骤是将业务战略转化为以质量为中心的战略地图和计分卡，以衡量这些目标的实现程度。

4.1.1 战略地图

将架构改进目标与业务战略联系起来往往很困难，且在组织中通常不明确。明确的联系有助于避免在定义评估标准时的个人偏好，或根本不使用标准来支持投资决策。战略地图有助于将产品质量（性能、可用性等）和过程质量（上市时间和成本）的改进目标与业务战略目标联系起来。

在 ISR 项目中，团队从飞利浦的业务战略出发，确定了与 ISR 项目相关的主要业务目标：增加现有客户群的收入。增加销售和增加利润率通常有助于增加收入，这些是组织既定的绩效目标。

对于 ISR 项目，团队预计传感器销售会增加，软件升级销售会减少。此外，预计 ISR 项目将通过降低成本来增加利润率，因为在某些情况下，新的、更便宜的传感器可以取代旧的损坏传感器。由于 ISR 投资的主要目标是管理现有客户群业务，因此管理物料清单被认为不在本次评估范围内。架构质量中心目标，如降低购买价格和更早的传感器可用性，直接与业务战略目标相关联。

团队确定了两个评估标准：
- 净现值 > 0
- 优化对现有客户群的销售

4.1.2 计分卡

一旦确定了目标，就需要使用绩效指标（即计分卡）对目标进行定量评估。与专注于成本和效用的产品线经济学和 CBAM 不同，在这种情况下，计分卡可以是衡量战略地图中确定的目标的任何数字或分类信息。计分卡可以由单一信息类型确定，也可以通过估计模型从多种信息类型中得出。

在 ISR 案例中，应用此步骤得出的计分卡列表如下：现金流、传感器销售、升级销售和 ISR 项目时间。其中，传感器销售、升级销售和 ISR 项目时间各由单一信息类型组成，而现金流是通过估计模型从多种信息类型组合得出的。

4.2 步骤 2：提出具有业务差异的架构场景

此步骤的关键是提出对业务（特别是计分卡值）有不同影响的架构场景。为了实现这一步骤，需要确定可能使架构项目在计分卡方面表现多样化的关键因素。

4.2.1 确定关键因素

关键因素是影响计分卡估计的未知来源。我们将其分为内部和外部关键因素。内部因素是组织背景下与风险相关的因素，如技术可行性或开发计划；外部因素是市场背景下与不确定性相关的因素，如客户需求、市场规模和市场增长。

在 ISR 案例中，团队确定了四个关键因素、考虑它们的背景以及它们对计分卡影响的假设，如下表所示：
|关键因素|背景|假设|
| ---- | ---- | ---- |
|1. 市场趋势|现有客户期望在需要时立即获得传感器|ISR 项目将使现有客户能够更早购买传感器|
|2. 传感器购买价格|如果现有客户不使用软件升级的其他好处，他们认为传感器和启用升级的总价格过高|ISR 项目将使现有客户能够在不进行升级的情况下购买传感器，因此传感器销售将增加|
|3. 发布时间对齐|组织计划在第 1 年引入新平台和一些新传感器|ISR 项目与新平台引入时间对齐将促进利用新平台的传感器销售，因此传感器销售将进一步增加|
|4. 传感器引入趋势|预计未来新传感器引入速度将趋于饱和|无论 ISR 项目是否实现，传感器销售可能会饱和|

4.2.2 确定并描述具有业务差异的架构场景

具有业务差异的架构场景由关键因素决定，这些因素使架构替代方案的行为多样化。架构场景应尽可能形成对比，同时保持现实性。除了不投资场景外，通常两个场景（通常是截然相反的）就足以反映不同的业务路径，并避免分析无趣的中间场景。

对于 ISR 项目，考虑表中关键因素对计分卡（传感器销售、升级销售、ISR 项目时间和现金流）的影响至关重要。从表中可以看出，只有第三个因素（ISR 发布与新平台引入的时间对齐）会影响传感器销售计分卡。因此，确定了三种可能的场景：
|场景|描述|ISR 时间|传感器销售|升级销售|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|Sleepy|不投资 ISR，照常经营|N/A|0|0|
|Sneezy|投资 ISR，与第 2 年的发布对齐|2 年|+|0|
|Dopey|投资 ISR，嵌入新平台|1 年|++|0|

从表中可以看出，Sleepy 场景表示照常经营，对计分卡没有影响；Sneezy 场景预计传感器销售会适度增加；Dopey 场景由于 ISR 与新平台对齐，预计传感器销售会大幅增加。最后，由于当前的升级策略和新传感器引入数量的减少，ISR 不会影响升级销售。

4.3 步骤 3：估计计分卡

在实践中，计分卡的估计应是组织既定流程和衡量计划的一部分。例如，可以使用 COCOMO 成本估计模型来估计投资成本。非财务计分卡直接或间接地影响财务计分卡，如战略地图所示。选择估计计分卡的测量技术不在 StArch 方法的范围内，但对于收入预测，我们建议使用著名的外推、因果和判断技术。

4.3.1 Sleepy 场景

在 Sleepy 场景中，我们使用外推技术从历史数据中估计计分卡。当预计有小的增量变化时，我们应用因果技术来理解决定市场动态和计分卡的假设。

估计过程从收集研究前 3 年的传感器销售历史数据开始。我们使用外推技术从历史数据中估计在研究当年（内部业务仍稳定时）的传感器销售。最后，我们应用因果技术根据之前确定的假设估计未来 4 年的传感器销售。由于预计未来传感器引入速度会减慢，因此对传感器销售进行了调整，使其趋向于饱和值。

4.3.2 Sneezy 和 Dopey 场景

为了估计 Sneezy 和 Dopey 场景中传感器销售的增加，我们使用 Sleepy 场景的估计值，并应用判断技术来预测差异。这意味着我们使用从业者的主观预测来估计由于 ISR 导致的销售差异，因为没有可用的历史数据。

估计过程从定义三个前提开始：
1. 预计在 Sneezy 和 Dopey 场景的第 2 年，无需升级的新传感器将可用。在 Dopey 场景中，ISR 项目将在第 1 年与新成像平台对齐，但新平台的第一批客户仍将在第 2 年购买传感器。
2. 由于预计未来新传感器引入数量减少，ISR 对传感器更早可用性的影响预计不会很显著。
3. 传感器销售增加的估计基于过去销售传感器的经验。过去的经验表明，大约 10%的现有客户（120,000）每年购买传感器。预计 Sneezy 场景中传感器销售将增加 5%，Dopey 场景中增加 7%。

尽管可以通过研究市场研究结果和检查类似或相关项目的经验来细化预测，但正如 ISR 案例所示，预测任务更像是一门艺术而非科学。

由于已知传感器销售是受 ISR 影响的唯一计分卡，因此可以使用场景中传感器销售增加的估计值来计算现金流。对于架构决策过程，我们关注 Sneezy 和 Dopey 场景相对于 Sleepy 场景的现金流差异。现金流的估计模型如下：
$\Delta$Cash flow(t) = Gross margin(sensor) × Increase in sensor sales(t)
其中，Gross margin(sensor) = €850。

现金流用于估计评估标准净现值（NPV）：
$NPV = \sum_{i=0}^{4} PV(t) - 10 \text{ man year}$
对于本研究，我们假设 1 人年约为 100,000 欧元。

第 t 年现金流的现值（PV）计算公式为：
$PV(t) = \frac{\text{Cash flow}(t)}{(1 + i)^t}$
在本案例中，应用的利率为 i = 5%。Sneezy 和 Dopey 场景的现金流、PV 和 NPV 估计如下表所示：
|场景|输入|0|1|2|3|4|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|Sneezy 场景|现金流（传感器销售增加）|0|0|0.51|1.02|1.53|
||PV|0|0|0.46|0.88|1.26|
||NPV|1.60| | | | |
|Dopey 场景|现金流（传感器销售增加）|0|0|0.71|1.43|2.14|
||PV|0|0|0.65|1.23|1.76|
||NPV|2.64| | | | |

通过以上步骤，我们可以清晰地看到 StArch 方法如何通过将架构决策与业务战略紧密结合，为决策提供了更全面、更科学的依据。在后续的下半部分内容中，我们将继续深入探讨基于这些估计结果的决策过程以及 StArch 方法的实际应用效果。

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    A(制定战略地图并确定计分卡):::process --> B(提出具有业务差异的架构场景):::process
    B --> C(估计计分卡):::process
    C --> D(决策):::process

以上流程图展示了 StArch 方法的四个主要步骤，它们依次进行，形成一个完整的架构决策流程。每个步骤都为下一个步骤提供必要的输入，确保决策过程的连贯性和科学性。

4.4 步骤 4：决策

在完成计分卡的估计后，接下来就是基于计分卡和评估标准做出决策。团队需要达成共识，并记录决策规则。

在 ISR 项目中，评估标准为净现值（NPV）大于 0 以及优化对现有客户群的销售。从前面的估计结果来看，Sneezy 场景的 NPV 为 1.60 百万欧元，Dopey 场景的 NPV 为 2.64 百万欧元，两个场景的 NPV 均大于 0。

从传感器销售的角度来看，Sleepy 场景下传感器销售无增长；Sneezy 场景有适度增长；Dopey 场景增长最为显著。而升级销售在三种场景下均不受影响。

综合考虑，团队达成共识，认为 Dopey 场景是最优选择。因为该场景不仅 NPV 最高，而且能最大程度地增加传感器销售，符合优化对现有客户群销售的评估标准。决策规则记录如下：优先选择 NPV 大于 0 且能最大程度提升关键计分卡（如传感器销售）的场景。

5. 实践效果与改进建议

5.1 从业者满意度

在实际应用 StArch 方法的过程中，从业者对该方法表现出了较高的满意度。通过战略地图和计分卡，他们能够更清晰地理解架构决策与业务战略之间的联系，避免了以往决策过程中的模糊性和个人偏好。例如，在 ISR 项目中，团队成员能够基于明确的评估标准和计分卡估计结果进行讨论和决策，大大提高了决策效率和质量。

5.2 对架构决策的改进

StArch 方法在实践中显著改进了架构决策。它将业务战略融入到架构决策的每一个步骤中，使得决策更加全面和科学。通过提出具有业务差异的架构场景，团队能够充分考虑各种可能的情况，避免了单一方案的局限性。同时，计分卡的估计和评估标准的明确，为决策提供了客观的依据，减少了决策过程中的不确定性。

5.3 改进建议

尽管 StArch 方法取得了良好的效果，但仍有一些方面可以改进。例如，在计分卡估计过程中，由于缺乏历史数据，部分估计依赖于从业者的主观判断，这可能会引入一定的误差。未来可以加强数据收集和分析，提高估计的准确性。另外，对于一些复杂的业务场景，战略地图和计分卡的制定可能会变得繁琐，需要进一步简化和优化流程，以提高方法的易用性。

6. 总结

6.1 方法总结

StArch 方法为架构决策提供了一种系统的、战略导向的方法。它通过四个步骤，即制定战略地图并确定计分卡、提出具有业务差异的架构场景、估计计分卡和决策，将业务战略与架构决策紧密结合。在每个步骤中，都充分考虑了业务目标和评估标准，使得决策更加科学、合理。

6.2 案例回顾

通过 ISR 项目的案例，我们详细展示了 StArch 方法的应用过程。从识别业务问题到提出解决方案，再到评估不同的架构场景，最终做出决策，每个环节都体现了 StArch 方法的优势。该方法帮助团队在面对复杂的业务情况时，能够做出更符合业务战略的架构决策。

6.3 未来展望

未来，StArch 方法有望在更多的领域和项目中得到应用。随着业务环境的不断变化和技术的不断发展，架构决策将面临更多的挑战。StArch 方法可以不断适应这些变化，通过持续改进和优化，为企业提供更加有效的架构决策支持。

以下是一个总结 StArch 方法主要优势的表格：
|优势|描述|
| ---- | ---- |
|战略导向|将业务战略融入架构决策的每个步骤，确保决策与业务目标一致|
|全面性|考虑多种架构场景和关键因素，避免单一方案的局限性|
|客观性|通过计分卡和评估标准提供客观的决策依据|
|高效性|提高决策效率，减少决策过程中的不确定性和讨论时间|

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    A(业务战略):::process --> B(StArch 方法):::process
    B --> C(架构决策):::process
    C --> D(业务目标实现):::process

以上流程图展示了 StArch 方法在业务战略与架构决策之间的桥梁作用。通过应用 StArch 方法，能够将业务战略转化为具体的架构决策，最终实现业务目标。