模具协同设计制造的工作流程管理研究

    随着网络技术和信息技术的不断发展，特别是在Internet应用日益普及的情况下，现代企业信息系统的分布性、异构性和自治性的特征越来越显著，企业物理位置的分散性和决策制定过程的分散性日益明显，相应的企业信息资源也分布在异构的计算机环境中，信息源之间的连接表现出松散耦合的特点。传统的职能式组织架构，虽然有其自身的应用范围和优势，但是企业的很多流程不仅仅靠单一部门来完成，更多情况下需要部门间的协作，特别是还存在着跨地域跨企业的协作。在这种情况下，传统的按职能分工的产品开发相关部门由于部门之间的壁垒往往造成产品开发过程中的信息传输迟滞，出现问题时不是合作解决而是采取相互推诿的方式回避责任；部门或企业之间缺乏必要的交互与协作，从而使得它们在协调多个组织的活动，以协同完成某个共同的任务方面存在着较为严重的不足。

    目前，有很多学者对协同设计制造进行了研究，但是，所开发的协同工具不支持多协作小组协作信息的统一管理，并且在访问控制的安全性方面也得不到支持。本文在分析协同设计制造特点的基础上，对工作流流程进行统一建模，管理流程及活动实例，并对数据设定访问控制，研究分析了该协同设计制造系统的体系结构和功能的实现。

1 协同设计制造

    协同设计是建立在并行工程的基础上，较并行工程更进一步的现代设计方法。它是指在计算机的支持下，各成员单位围绕一个设计项目，通过由计算机构成的支撑平台，承担相应的部分设计任务，并行交互地进行设计工作，最终得到符合要求的设计结果。在协同设计时，设计团队中的协同设计人员将在分布式环境下利用不同的资源，采用不同的手段，从不同的角度进行产品设计，考虑到信息的双向流动问题，设计团队中的每一个企业，不仅需要知道其下游客户的需求，也需要知道其上游供应链的供应能力。因此，设计团队中的企业需要共同分享有关的信息，从而使团队成员通过协作来实现团队内资源和信息的共享。

    在协同设计过程中，通过建立一个跨部门、企业的面向产品的开发团队实现多学科的协同，进而合理、有效地进行规划和描述协同设计的组织结构（图1）。

图1 产品协同开发组织构架

    协同制造是一种实现快速响应市场和可持续发展的生产模式。其成员是物理位置分散的部门或企业，各自具有独特的核心技术，组成协同制造企业是按市场机制通过竞争实现的。协同制造将围绕新产品或新经营机制的产品生产过程，动态地建立网络组织机构来进行产品的开发和生产，因此，在产品开发过程中，其设计流程就应通过并行开发的流程代替原先串行的开发过程，尽可能多地将产品开发的某些阶段提前。在产品开发的过程中尽可能消除过多的变更，或者尽量减少并将变更提前，从而有效地缩短产品的开发周期。图2显示了这种变化。

图2 串行开发过程与协同产品开发设计过程的对比

2 工作流程管理

    工作流管理的主要目标是通过调用有关的信息资源与人力资源来协调业务过程中的各个环节，使之按照一定的顺序依次进行，从而实现业务过程的自动化。统一流程管理能够保证所有参加同一项目的人员采用实时的同一数据来工作，确保设计制造过程数据的一致性，减少设计中的重复和更改次数，这就需要对工作流流程进行统一建模，管理流程及活动实例，对数据设定访问控制。

    2.1 工作流模型

    对任一工作流流程，采用以下工作流模型进行表示：

    定义  工作流模型表示为W＝（E，T，P，C，R，A）。其中，资源集合E＝｛E₁，E₂，E₃，…，E_m｝；任务集合T＝｛T₁，T₂，T₃，…，T_n｝；角色集合P＝｛P₁，P₂，P₃，…，P_u｝；活动目标C＝｛C₁，C₂，C₃，…，C_i｝；组织规则集合R＝｛R₁，R₂，R₃，…，R_q｝；活动集合A＝｛A₁，A₂，A₃，…，A_w｝。

    规则  R＝（A，E，S，C），其中A为活动，E为资源，S为层次，一种授权机制；C为活动目标。规则行为一般为活动状态的转移或产生新的事件，用于定义状态变化的结果，它在规则满足时由系统触发。为了避免事件的广播发送及数据的安全控制，项目管理员可指定事件的访问角色。

    2.2 流程及活动实例管理

    项目管理员根据预定义的工作流模型申请启动流程，调用流程启动接口，生成一个活动实例。当用户登录系统后，系统就会调用工作任务列表管理接口，罗列用户需要完成的所有工作任务。当用户从工作任务列表中选中某项工作时，系统就会调用应用程序管理的某些接口，激活相应的应用程序。工作流程启动过程如图3所示。

图3 工作流程启动过程

    项目管理员对某个流程实例的活动任务分配进行约束，为各角色参与人员的设定圈定了一个权限集，不在这个集合内的参与人员无法操作共享资源。对于活动类型为子流程的活动，子流程的实例将依赖于母流程活动的实现。