基于設(shè)計過程模塊的云設(shè)計平臺構(gòu)建

王兆華

(江蘇大學(xué)管理學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

基于設(shè)計過程模塊的云設(shè)計平臺構(gòu)建

王兆華

(江蘇大學(xué)管理學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

為了提升企業(yè)新產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)水平，對基于云計算的產(chǎn)品設(shè)計平臺構(gòu)建進(jìn)行了研究。通過定義設(shè)計過程模塊來封裝云設(shè)計資源，并采用UML統(tǒng)一建模語言來描述設(shè)計過程模塊的信息模型，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建云設(shè)計平臺，給出了云設(shè)計平臺的體系結(jié)構(gòu)，并對其中涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了討論，為進(jìn)一步開發(fā)云設(shè)計系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。

云制造;云設(shè)計;設(shè)計過程模塊

國家“863計劃”先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域?qū)＜医M組長王田苗［3］認(rèn)為，云制造雖然借鑒了許多云計算的思想，但也在其基礎(chǔ)上做了許多拓展和延伸，其面向的資源已經(jīng)不僅僅是計算資源，而是包含范圍非常廣泛的制造資源，這其中有計算資源、設(shè)備資源、物流資源、人力資源等方方面面，整合難度要大得多。王田苗認(rèn)為，云制造與云計算本質(zhì)的區(qū)別之一就是因為制造資源的流動性差，在云制造的應(yīng)用中需要有第三方物流配送的參與［4］。

目前中國制造資源豐富，但許多企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計能力薄弱，一直是企業(yè)發(fā)展的瓶頸，許多企業(yè)只是在做國際大企業(yè)的代工生產(chǎn)，沒有自己的品牌和知識產(chǎn)權(quán)。為了增強(qiáng)中國企業(yè)的國際競爭力，首先要解決的是新產(chǎn)品的設(shè)計和開發(fā)問題。針對制造資源流動性差，而設(shè)計資源易通過網(wǎng)絡(luò)共享的特點，在云制造發(fā)展初期，首先開展基于云計算的產(chǎn)品設(shè)計(云設(shè)計)，充分運(yùn)用發(fā)達(dá)國家和知名設(shè)計公司的設(shè)計資源，實現(xiàn)設(shè)計資源服務(wù)化、產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計全球化，可以提高產(chǎn)品設(shè)計效率、縮短產(chǎn)品設(shè)計周期、提高產(chǎn)品市場競爭力。因此，提出一種基于產(chǎn)品設(shè)計過程模塊的云設(shè)計方法，通過回溯設(shè)計過程，構(gòu)建設(shè)計過程模塊，實現(xiàn)設(shè)計方案的重用組合與更新，具體由每個設(shè)計者設(shè)計完成產(chǎn)品設(shè)計過程的一個或幾個模塊，并把它發(fā)布到云設(shè)計的資源池中，成為其他設(shè)計者可以免費(fèi)或付費(fèi)使用的設(shè)計資源，這樣數(shù)千萬的設(shè)計者就可以形成一個強(qiáng)大的、海量庫存的云設(shè)計網(wǎng)絡(luò)。

1 設(shè)計過程模塊

產(chǎn)品設(shè)計過程是指企業(yè)設(shè)計一種產(chǎn)品的步驟或活動的序列。產(chǎn)品設(shè)計過程是一個多階段、迭代和進(jìn)化的過程。每一個組織采用的產(chǎn)品設(shè)計過程與其他組織的產(chǎn)品設(shè)計過程是不相同的。實際上，同一組織對于不同的產(chǎn)品設(shè)計過程也不盡相同。盡管如此，對產(chǎn)品設(shè)計過程進(jìn)行分解界定仍是非常有用，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計過程具有階段層次性和活動關(guān)聯(lián)性，給出產(chǎn)品設(shè)計過程的階段層次模型如圖1所示。

模塊(Module)，是一組具有相同功能和相同結(jié)合要素，并具有特定功能和完整接口定義的獨(dú)立單元。模塊化一般是指使用模塊概念對產(chǎn)品或系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃和組織。模塊化的系統(tǒng)設(shè)計方法是運(yùn)用系統(tǒng)工程的原則，以整個模塊化系統(tǒng)的分析綜合為基礎(chǔ)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計的方法。實際上，任何事物或產(chǎn)品都可看成是由模塊組成的。根據(jù)過程工程理論，設(shè)計過程也可看作是一種廣義的“產(chǎn)品”，因此可將模塊化的概念引入設(shè)計過程管理中，借鑒一般產(chǎn)品模塊的特性和方法，以模塊化的方式構(gòu)建設(shè)計過程的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型［5］。

從宏觀的角度分析，每個設(shè)計階段都可以看作一個模塊;從微觀的角度考慮，本文提出將“為滿足某種設(shè)計要求，設(shè)計人員運(yùn)用設(shè)計資源，進(jìn)行某項設(shè)計活動，得出設(shè)計結(jié)果”這一過程單元，定義為設(shè)計過程模塊(Design Process Module，DPM)，如圖2所示。

圖1 產(chǎn)品設(shè)計過程的階段層次模型

圖2 設(shè)計過程模塊

2 設(shè)計過程模塊的信息模型

為了將設(shè)計過程模塊發(fā)布到云設(shè)計資源池中，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)封裝設(shè)計過程模塊，建立設(shè)計過程模塊的信息模型。統(tǒng)一建模語言(Unified Modeling Language，UML)是一種面向?qū)ο蟮慕ＵZ言，運(yùn)用統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)化的標(biāo)記和定義進(jìn)行面向?qū)ο蟮拿枋龊徒＃?］。該語言有助于設(shè)計人員設(shè)計出清晰的設(shè)計過程模塊信息模型。

設(shè)計過程模塊(DPM)的信息模型(如圖3所示)可以表示為一個五元組:DPM =＜REQUIREMENT， DESIGNER， RESOURCE，ACTIVITY，RESULT＞。其中，各個類的基本信息描述如下:

圖3 設(shè)計過程模塊(DPM)的信息模型

REQUIREMENT表示設(shè)計要求類，是DPM中對設(shè)計人員提出的設(shè)計目標(biāo)。設(shè)計要求類可以定義為一個四元屬性組 REQUIREMENT=＜rm_id，rm_name，rm_type，rm_value ＞，其中，rm_id為設(shè)計要求的編碼，rm_name為設(shè)計要求的名稱，rm_type為設(shè)計要求的類型，rm_value為設(shè)計要求的取值。

DESIGNER表示設(shè)計人員類，是執(zhí)行DPM中設(shè)計活動的人員。設(shè)計人員類可以定義為一個四元屬性組 DESIGNER =＜ dg_id，dg_name，dg_specialty，dg_experience ＞，其中，dg_id為設(shè)計人員的編碼，dg_name為設(shè)計人員的姓名，dg_specialty為設(shè)計人員的專業(yè)類別，dg_experience為設(shè)計人員的經(jīng)驗情況。

中國藥科大學(xué)市場營銷專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)從培養(yǎng)具有社會主義核心價值觀人才的要求出發(fā)，培養(yǎng)具備管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)的基本理論和知識，掌握市場營銷相關(guān)領(lǐng)域的基本知識和基本技能，具備系統(tǒng)的藥學(xué)知識，能夠在醫(yī)藥工商企業(yè)從事市場營銷工作及營銷管理工作的復(fù)合型、國際化、創(chuàng)新型高素質(zhì)營銷人才。這就要求市場營銷專業(yè)在醫(yī)藥營銷人才培養(yǎng)方面及時進(jìn)行調(diào)整與革新，探索醫(yī)藥市場營銷類課程教學(xué)與人才培養(yǎng)的國際化模式，逐步提升市場營銷專業(yè)在全國醫(yī)藥市場營銷學(xué)科領(lǐng)域的影響力。

RESOURCE表示設(shè)計資源類，是DPM中為執(zhí)行設(shè)計活動所需要的資源集合。設(shè)計資源類可以定義為一個四元屬性組 RESOURCE =＜rc_id，rc_name，rc_knowledge，rc_tool＞，其中，rc_id為設(shè)計資源的編碼，rc_name為設(shè)計資源的名稱，rc_knowledge為知識類型的設(shè)計資源，rc_tool為工具類型的設(shè)計資源。

ACTIVITY表示設(shè)計活動類，是DPM中需要執(zhí)行的某項設(shè)計活動。設(shè)計活動類可以定義為一個三元屬性組 ACTIVITY =＜ at_id，at_name，at_procedure＞和一個操作 at_operation，其中，at_id為設(shè)計活動的編碼，at_name為設(shè)計活動的名稱，at_procedure為設(shè)計活動的步驟，at_operation為完成設(shè)計活動所需要進(jìn)行的操作。

RESULT表示設(shè)計結(jié)果類，是DPM中設(shè)計活動得出的結(jié)果。設(shè)計結(jié)果類可以定義為一個定義為一個四元組RESULT=＜rt_id，rt_name，rt_type，rt_value＞，其中，rt_id為設(shè)計結(jié)果的編碼，rt_name為設(shè)計結(jié)果的名稱，rt_type為設(shè)計結(jié)果的類型，rt_value為設(shè)計結(jié)果的取值。

3 云設(shè)計平臺的構(gòu)建

首先將設(shè)計資源封裝為設(shè)計過程模塊的形式，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建一個面向多用戶、基于服務(wù)、能商業(yè)運(yùn)行的云設(shè)計系統(tǒng)。云設(shè)計系統(tǒng)主要面向3類用戶:(1)云設(shè)計服務(wù)的使用者，設(shè)計方通過云設(shè)計平臺獲取設(shè)計資源;(2)云設(shè)計資源的提供者，提供產(chǎn)品設(shè)計過程中所需的設(shè)計資源，通過云化技術(shù)，把設(shè)計資源轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計云服務(wù)的形式;(3)云設(shè)計平臺的運(yùn)營者，用來支持云設(shè)計平臺的運(yùn)行和管理。系統(tǒng)由云設(shè)計資源提供者，將產(chǎn)品設(shè)計過程中的資源封裝為模塊的形式，運(yùn)用面向?qū)ο蠹夹g(shù)將其封裝為云服務(wù)的形式，發(fā)布到云設(shè)計系統(tǒng)運(yùn)營者提供的云設(shè)計平臺上，然后云設(shè)計服務(wù)的使用者通過該平臺獲取設(shè)計資源進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)用。

為實現(xiàn)上述云設(shè)計系統(tǒng)，提出如圖4所示的云設(shè)計平臺的體系結(jié)構(gòu)，整個體系結(jié)構(gòu)從下至上分為3層:資源層、云設(shè)計平臺和應(yīng)用層。

a.資源層。以設(shè)計過程模塊的形式提供產(chǎn)品設(shè)計過程中所涉及到各類資源，包括:(1)軟件資源，如產(chǎn)品設(shè)計過程中涉及到的設(shè)計軟件、仿真軟件和測試軟件等;(2)工具資源，如設(shè)計過程中涉及到的各類測量儀器;(3)人力資源，如產(chǎn)品設(shè)計人員的專業(yè)類別和設(shè)計經(jīng)驗等;(4)知識資源，如設(shè)計過程中所有涉及到的設(shè)計知識、制造知識、成本知識等。

圖4 云設(shè)計平臺的體系結(jié)構(gòu)

b.云設(shè)計平臺層。該層主要分為3個部分:(1)提供各種資源的云化管理(資源的服務(wù)化描述、服務(wù)化封裝和服務(wù)注冊等)、服務(wù)發(fā)布管理、服務(wù)定價管理、服務(wù)部署管理和資源提供者管理等。(2)提供云服務(wù)調(diào)度管理和匹配管理，由于云服務(wù)往往由不同的資源提供者提供，且用戶往往需要多個云服務(wù)，因此該平臺需要提供面向需求的云服務(wù)調(diào)度和優(yōu)化匹配。在云平臺運(yùn)行的過程中，以可視化的形式監(jiān)控服務(wù)運(yùn)行流程。為防止出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)意外事故，還需要提供云安全管理［7］。(3)提供云服務(wù)使用者管理、計費(fèi)管理、云搜索和云組合管理等。

c.應(yīng)用層。該層面向產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域的各類云服務(wù)使用者，他們通過各種終端設(shè)備(PC終端、移動終端和專業(yè)設(shè)備終端)訪問云設(shè)計系統(tǒng)網(wǎng)站，在應(yīng)用層中對模塊化的設(shè)計資源進(jìn)行檢索、重新組合和配置，從而進(jìn)行新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計。

在基于設(shè)計過程模塊的云設(shè)計平臺構(gòu)建過程中，所涉及的技術(shù)領(lǐng)域非常廣泛，這里根據(jù)云平臺構(gòu)建的不同階段，分析總結(jié)了構(gòu)建過程中涉及的主要關(guān)鍵技術(shù)，分為以下幾點:(1)設(shè)計過程模塊的標(biāo)準(zhǔn)化，為了設(shè)計過程模塊的可重用性，需要制定模塊標(biāo)準(zhǔn);(2)云化技術(shù)，主要指虛擬資源的服務(wù)化封裝、發(fā)布過程所涉及到的相關(guān)技術(shù)［8］;(3)資源服務(wù)匹配技術(shù)，將資源服務(wù)描述信息分為文字概念、句子、數(shù)值和實體4類，研究相關(guān)匹配算法;(4)云安全技術(shù)，主要包括系統(tǒng)和數(shù)據(jù)可靠性技術(shù)、云平臺可信運(yùn)營技術(shù)、云平臺可信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等;(5)資源服務(wù)自動組合技術(shù)，研究產(chǎn)品設(shè)計全過程的資源服務(wù)自動組合［2］。

4 結(jié)束語

本文提出將產(chǎn)品設(shè)計過程中的各類設(shè)計資源封裝為設(shè)計過程模塊的形式，有利于設(shè)計資源的重用;建立的三層云設(shè)計平臺體系結(jié)構(gòu)，為開發(fā)云設(shè)計系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。目前的研究成果還處于初步階段，很多問題和關(guān)鍵技術(shù)尚待解決，如上述設(shè)計過程模塊的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)、云化技術(shù)、云系統(tǒng)安全技術(shù)等都需要進(jìn)一步地深入研究。

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The Construction of Cloud Design Platform Based on Design Process Module

WANG Zhaohua
(Jiangsu University，Jiangsu Zhenjiang，212013，China)

In order to promote enterprise level of new product design and development，it establishes a product design platform based on cloud computing.It defines the design process module，builds the information model of design process module to package the resources of cloud design and expresses this platform information model by UML.It shows the detail about the systematic structure of the cloud design platform and some key technologies.These lay the foundation for developing the system of cloud design.

Cloud Manufacturing;Cloud Design;Design Process Module

TP391

A

2095－509X(2013)03－0070－04

10.3969/j.issn.2095－509X.2013.03.016

2012－12－24

王兆華(1980—)，男，江蘇海安人，江蘇大學(xué)講師，碩士，主要從事產(chǎn)品開發(fā)過程管理方面的研究工作。