產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)的工作方式及體系結構研究

秦玉霞，劉瑞素，段國林，蔡 瑾

（河北工業(yè)大學 機械工程學院，天津 300130）

為了適應日益激烈的市場競爭和快速多變的市場需求，專業(yè)性企業(yè)之間趨向于組建動態(tài)聯(lián)盟開展網(wǎng)絡化產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)．而企業(yè)內部又希望產(chǎn)品開發(fā)在大規(guī)模定制前提下進行，這是因為在大規(guī)模定制的產(chǎn)品開發(fā)模式下，企業(yè)可以基于基本型產(chǎn)品，預先設計或制造出各種可選零部件，然后根據(jù)用戶對產(chǎn)品的功能和性能要求選擇或調整特定模塊而生產(chǎn)出滿足客戶需求的最終產(chǎn)品[1-3]．這樣可以充分發(fā)揮企業(yè)的優(yōu)勢，以求用最低的成本、最快的速度開發(fā)出符合用戶需求的高質量產(chǎn)品，從而提高企業(yè)的競爭力．

要做到既保證企業(yè)內部產(chǎn)品開發(fā)在大規(guī)模定制的前提下進行，又能實現(xiàn)企業(yè)間的網(wǎng)絡化協(xié)同開發(fā)，首先應建立一個網(wǎng)絡化產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)平臺[3-5]．一方面，企業(yè)可以利用此平臺采集來自用戶的建議和反饋、管理生產(chǎn)制造過程產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)、與異地的合作伙伴交換產(chǎn)品設計信息．這種信息交換和處理的自動化可以使企業(yè)降低成本，加快市場反應速度．另一方面，在這個網(wǎng)絡化產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)平臺上，協(xié)同工作的人員可以完成產(chǎn)品定制、產(chǎn)品協(xié)同設計、產(chǎn)品協(xié)同配置、產(chǎn)品全生命周期的協(xié)同管理、協(xié)同商務等產(chǎn)品開發(fā)所需的全部活動內容[6-7]．建立的網(wǎng)絡化產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)平臺的好壞與平臺本身的體系結構有著很大關系，有必要進行深入的研究．

本文在對產(chǎn)品建模、產(chǎn)品協(xié)同配置方法、配置過程以及對產(chǎn)品協(xié)同設計技術研究的基礎上，獨立開發(fā)了基于Web的“產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)——CPDS系統(tǒng)”．CPDS產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)是一個高效的通用型的網(wǎng)絡化產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)支持平臺，本文主要研究CPDS產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)的工作方式、體系結構以及功能構成，給出系統(tǒng)實現(xiàn)的總體思路．

1 產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)的工作方式

1.1 傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的工作方式

1.1.1 傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)過程中的角色

產(chǎn)品開發(fā)過程中的角色是指在產(chǎn)品開發(fā)過程中利用相關資源完成一定工作的團體或個人．傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)過程中的角色一般包括客戶、銷售人員或銷售商、企業(yè)技術研發(fā)人員、產(chǎn)品設計人員和產(chǎn)品制造人員等，傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的角色構成如圖1所示．

1.1.2 傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的工作方式

傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的工作方式如圖2所示．傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的工作方式是串行結構，工作的各個階段是有一定時間順序的．這樣的工作方式顯然不適應日益激烈的市場競爭和快速多變的市場需求，需要研究一種新的產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的工作方式．

圖2 傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的工作方式Fig.2 Working procedure of traditional product development system

圖3 產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)的角色構成Fig.3 Roles constitution of collaborative product development system

1.2 產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)的工作方式

1.2.1 產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)過程中的角色

產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)的角色構成如圖3所示．與傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的工作方式相比，產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)過程中增加了產(chǎn)品配置人員和信息專家兩個角色．

增加信息專家角色是因為網(wǎng)絡化產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)過程中的協(xié)同是通過信息共享實現(xiàn)的，而信息的數(shù)量和種類都非常龐大，所以信息共享和通力協(xié)作都離不開信息專家．增加產(chǎn)品配置人員角色是因為產(chǎn)品配置在產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)過程中的作用越來越大，是解決設計個性化與低成本之間的矛盾、實現(xiàn)大批量定制的主要方法，產(chǎn)品配置人員的重要性也就凸顯了出來．

1.2.2 產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)的工作方式

產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)的工作方式如圖4所示．

從圖最外邊開始，最外邊的圓環(huán)表示參與產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)的不同角色；第2個圓環(huán)表示各工作模塊應完成的工作內容；第3個圓環(huán)表示不同角色所要完成的產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)工作模塊。

需要指出的是：圖4是按照參與產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)的角色劃分的，這里所說的角色不等同于人，一個參與產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)的人可以同時擔任兩個或更多的角色．

圖2和圖4相比較可以看出，傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的工作方式是串行結構。而產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)的工作方式是并行結構，參與產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)的不同角色借助產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)平臺，實現(xiàn)信息共享，工作的各個階段可以同時或最大限度的同時進行。這一點正符合企業(yè)在大規(guī)模定制的產(chǎn)品開發(fā)模式下工作方式的要求：用最低的成本，最快的速度開發(fā)出最能符合用戶需求的高質量產(chǎn)品，從而提高企業(yè)競爭力．

圖4 產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)的工作方式Fig.4 Working procedure of collaborative product development system

2 產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)體系結構

CPDS產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)體系結構分為5層[3]如圖5所示．

協(xié)同終端層用來提供產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)的Web應用操作界面；協(xié)同任務層用來接收協(xié)同終端的協(xié)同請求，對協(xié)同終端的請求進行處理，并把處理結果返回到協(xié)同終端；協(xié)同環(huán)境層主要提供協(xié)同終端所需要的各種協(xié)同方式和協(xié)同途徑已完成所需的協(xié)同工作；網(wǎng)絡層主要為客戶、企業(yè)、銷售商、制造商等產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)人員提供一些通用的通訊協(xié)議、通訊工具和通訊網(wǎng)絡（Internet/Intranet）；數(shù)據(jù)層則以適合協(xié)同工作的數(shù)據(jù)共享方式存儲和提供協(xié)同終端層的共享數(shù)據(jù)和各協(xié)同終端的有關信息．

圖5 產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)體系結構Fig.5 Structural constitution of collaborative product development system

3 產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)的功能構成

圖6是CPDS產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)的功能構成圖．

從圖6可以看出，CPDS產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)由產(chǎn)品協(xié)同配置系統(tǒng)、平臺管理、產(chǎn)品協(xié)同設計系統(tǒng)3個功能模塊構成．產(chǎn)品協(xié)同配置系統(tǒng)模塊由CPCS產(chǎn)品協(xié)同配置子系統(tǒng)實現(xiàn)，主要作用是采用基于事物組元的產(chǎn)品配置方法配置出滿足客戶需求的合格產(chǎn)品，以產(chǎn)品結構樹和產(chǎn)品二維或三維圖形的形式提供給客戶；產(chǎn)品協(xié)同設計系統(tǒng)模塊可以由基于AutoCAD的SCADS產(chǎn)品協(xié)同設計子系統(tǒng)實現(xiàn)，也可以由基于UG的SCUDS產(chǎn)品協(xié)同設計子系統(tǒng)實現(xiàn)，主要作用是在協(xié)同的環(huán)境下運用這兩個CAD軟件完成產(chǎn)品和產(chǎn)品的零、部件的結構設計，建立產(chǎn)品庫和產(chǎn)品零部件庫．

4 產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1 CPDS產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)軟件實現(xiàn)

CPDS產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)軟件實現(xiàn)工作流程如圖7所示．客戶定制產(chǎn)品后，產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)人員接到并確定開發(fā)任務后，首先要對開發(fā)產(chǎn)品及客戶要求進行全面、細致的分析，確定待開發(fā)產(chǎn)品與已開發(fā)過的產(chǎn)品有無相同、相似之處，相似程度有多大．然后根據(jù)相似度不同采取不同的處理方法．

如果CPDS產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)開發(fā)的產(chǎn)品與已開發(fā)過的產(chǎn)品完全相同，則直接調用實例數(shù)據(jù)庫中已有產(chǎn)品的配置結果（結構樹及三維圖形）即可，說明不需要開發(fā)，有現(xiàn)成的產(chǎn)品可用，直接輸出已有產(chǎn)品．

圖6 CPDS產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)的功能構成Fig.6 Function structure of CPDS collaborative product development system

如果CPDS產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)開發(fā)的是全新產(chǎn)品，沒有相似產(chǎn)品可參考，或相似度很低，則利用CPCS產(chǎn)品協(xié)同配置子系統(tǒng)進行產(chǎn)品建模、建立產(chǎn)品結構數(shù)據(jù)庫、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫等實例庫．在此過程中，如果數(shù)據(jù)庫中的信息不夠用（沒有相應的零部件），則利用SCADS產(chǎn)品協(xié)同設計子系統(tǒng)或SCUDS產(chǎn)品協(xié)同設計子系統(tǒng)進行產(chǎn)品的零部件設計并存入產(chǎn)品結構數(shù)據(jù)庫、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫等實例庫中．然后，再利用CPCS產(chǎn)品協(xié)同配置子系統(tǒng)的基于產(chǎn)品結構和事物組元的配置方法配置出所需產(chǎn)品（結構樹及三維圖形），同時，將配置結果作為新的實例存入系統(tǒng)的實例數(shù)據(jù)庫中，系統(tǒng)的實例數(shù)據(jù)庫得到進一步補充和完善．

如果CPDS產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)開發(fā)的產(chǎn)品與已開發(fā)過的產(chǎn)品有相似之處即有相似產(chǎn)品可參考，系統(tǒng)則自動地利用相似性原理，從已有實例數(shù)據(jù)庫中調出已有產(chǎn)品的配置結果（結構樹及三維圖形），產(chǎn)品協(xié)同設計人員和產(chǎn)品協(xié)同配置人員在已開發(fā)過的產(chǎn)品的基礎上進行局部或部分修改得到產(chǎn)品的配置結果（結構樹及三維圖形）．同時，將配置結果作為新的實例存入系統(tǒng)的實例數(shù)據(jù)庫中，系統(tǒng)的實例數(shù)據(jù)庫得到進一步補充和完善．

圖7 CPDS產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)工作流程圖Fig.7 Workflow of CPDS collaborative product development system

4.2 CPDS產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)運行實例

圖8是CPDS產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)的CPCS產(chǎn)品協(xié)同配置子系統(tǒng)運行結果中的協(xié)同配置子系統(tǒng)的產(chǎn)品配置選擇界面．

圖8 協(xié)同配置子系統(tǒng)的產(chǎn)品配置選擇界面Fig.8 Product configuration option interface of collaborative configuration subsystem

5 結論

本文在對傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)過程中的角色和傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的工作方式進行了分析和研究的基礎上，提出了產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)的角色構成、產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)的工作方式和產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)的體系結構．研究了CPDS產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)的功能構成及其工作流程，給出了系統(tǒng)運行實例，為后續(xù)研究工作奠定了堅實的基礎．

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