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产品设计活动中的设计历史和设计意图建模

2010/12/6    来源:e-works    特约撰稿人:朱全敏      
关键字:产品设计  建模  设计历史  设计意图  
本文说明了产品设计活动中的设计历史,介绍了设计意图建模,给出了铁路快运棚车的历史管理应用实例。

一.引言

    1.1目的

    设计历史管理是记录、回溯和分析产品设计活动的一个重要手段,设计历史管理应该能够自动捕捉产品开发过程的重要信息,我们将这些信息分成过程历史和设计意图两大类。过程历史管理涉及的是产品开发活动的具体实施情况(开始、结束、执行人、激励条件等等),从而为产品开发监控者和设计人员提供一个了解产品开发过程的整个流程的途径。设计意图管理涉及的是产品开发活动背后的原理(有关设计本身的、有关设计过程的等等)。

    1.2功能

    设计历史管理的主要功能表述如下:

    ●记录:过程历史的记录方式是系统自动实现的,系统需要捕获的事件有两种,一种是用户操作引起的活动或流的状态改变,另一种是由于条件的满足自发导致的活动状态的改变(如某个资源的可用自发地使对应的活动由“未启动态”变化到“可启动态”)。如前所述,TH-PMM的执行机制是通过用户手动启动/停止活动,以及提交流数据来实施地,一旦活动或流的状态发生变化,历史管理模块将自动捕获该事件,并写入过程历史数据库中。

    设计意图的记录方式是用户驱动的,用户在任何时候都可以激活设计意图的输入界面,键入自己关于设计活动的想法;意图输入完毕后,将存入设计意图数据库中。

    ●查询:历史管理模块支持对设计过程历史和设计意图的查询。对于过程历史来说,可以按时间查询,了解某时间段的整体工作情况;可以按活动查询,了解某活动的开始/结束等重要信息,给出活动列表;可以按角色查询,了解某个设计参与人的工作情况,给出工作列表;

    对于设计意图查询来说,通常情况下是按活动进行的,需要了解某个活动的具体情况,通过过程历史查询可以得到该活动基本情况,通过设计意图查询可以了解与该活动有关的一切意图记录。

    ●浏览:历史管理模块支持两种形式的设计开发过程浏览,一种是按时间给出过程事件列表,这种视图体现的是内部状态变化的时间史,很直观(谁先、谁后),但过程/活动之间的联系没有表明;另一种是按过程树的形式进行浏览,通过点击某活动了解该活动的具体信息。同时还支持对设计意图。

    ●为生成报表提供历史数据:历史管理模块的另一个功能是为生成报表提供历史数据,这是过程控制和管理的重要功能之一。可以通过对历史数据的分析,将目前的工作情况进行总结(如生成图表,生成已完成工作列表和待完成工作列表等)。

    1.3参考资料

    (1)“过程建模与管理系统(TH—PMM)用户手册” 863/CIMS主题并行工程集成框架关键技术项目专题1课题组,1998年9月

    (2)操晴、熊光楞,“产品设计活动中的设计历史和设计意图建模”,清华大学硕士论文,1999年10月
 
    1.4定义与说明

    ●产品设计过程:是指与产品开发设计相关的一切活动。它由一系列过程和子过程构成,是若干角色为共同完成某一产品开发目的而进行的活动序列。

    TH-PMM过程模型是以活动为基础的,活动的定义是“由一个角色为完成某一产品开发目标而进行的最小功能单元”,并明确指出活动是“不再分解的过程”。所以我们引入的过程历史模型是活动级的,即以活动为最小节点,记录活动的状态变化,并同时记录流的状态变化(因为流体现的是活动的输入和输出),从而体现产品开发的整个过程。

    ●设计历史:设计活动以一系列的设计步骤或行为以及设计行为所引起的设计对象的状态的改变为特征。设计历史作为设计活动的记录,其内容应该能够体现设计活动的特征。

    设计历史作为设计过程信息的记录其包含的内容是很丰富的。从实用的角度,设计历史的建模应舍弃对产品开发意义不大的信息,而应捕获、记录产品设计过程中的主要过程信息,如设计决策过程、产品数据以及设计理性等信息。概而言之,设计历史从概念上应包括四个方面:产品数据、设计过程、设计过程和产品数据的关系以及设计决策依据。

    在本软件系统的历史管理模块中,主要是记录了实际过程(以活动序列表示)和设计理性信息。

    ●过程事件:在TH-PMM中的过程模型中,建立了过程树以反映过程、活动和任务的层次关系,但没有反映过程之间的连接关系。为了将过程/活动的序列按一定逻辑组织起来,我们引入“过程事件”这个概念。活动(包括流)状态的一次变化,我们认为是一个过程事件。这样,通过对过程事件进行捕获、记录、分析和处理,实现过程历史的管理。

    ●设计意图:贯穿于产品开发活动的全过程中,它可以是某个具体的产品特征的设计思想,也可以是设计人员之间就某个问题的磋商对话,也可以是涉及到应用设备的一些情况(如设计工具的可用与否)。可以说,无论是来源(人的因素、设备的因素、环境的因素…)还是形式(文字、说话、e_mail、录象、图表…),都带有不确定性和随意性,这造成设计意图建模的复杂性。

    许多文献都对这个问题进行了探讨,目前的主要流派主要是1)完全形式化的术语表述2)完全非形式化的自然表述3)部分形式化的表述;相应的原形系统也各有优、缺点。在我们开发的TH-PMM设计历史模块中,我们借鉴了应用较广的电子设计笔记本(EDN)的思想,采取完全非形式化的自然表述法描述设计意图,为设计者提供自由的输入意图的途径;同时又不取一般EDN实现中HyperText的结构方式,而是采用线性存储的结构方式,同时为设计意图实体加以相关活动、输入者、时间等标志。这么做的好处有:

    ●设计意图的内容采用完全非形式化的自然表述法,不需要事先定义好一系列的词义和语义集合,也不需要知识库的支持,降低了开发的难度;同时自然语言化的表述方法使用户可以尽可能清楚地表达自己的思想,而不用受条条框框的拘束。

    ●设计意图记录采用简单易行的线性存储方式。HyperText结构虽然在很多原形系统中被认为是连接和管理设计文档、记录的好方式,但是这种非线性存储方式并不是没有缺陷的: 除非设计记录人员特别仔细、有条理地进行记录,浏览记录的人员(特别是非项目参与人员)将会发现理解单个记录不难,但很难完整地理解杂乱分布在多个不同类型、不同作者的记录中的有关某个过程/活动的整体思路;所以我们并没有致力于利用HyperText在各种文档记录之间切换,而是将目标放在以活动为中心,线性地组织设计意图。

    ●历史管理模块中的设计意图实体除了内容外,还有相关活动、输入者、时间等基本标志属性,为了体现设计意图是分层次的,我们还加入了目标(purpose)属性,将意图分成1)面向设计的意图:有关产品本身设计上的意见、建议、原理;2)面向应用的意图:与过程/活动执行有关的意见、建议、原理;3)其他意图:有关产品开发团队之间协作、有关资源、组织等方面的意图。这些意图的标志属性可以在浏览和查询时帮助用户更好了解设计过程背后的原理,同时可以与过程历史结合成有机的整体。

二.主要的功能实现图

    历史管理模块的主体部分位于history包内,实现记录,查询的主要功能。还有一部分与workbench集成起来,主要提供浏览历史信息的功能。

    其主要的功能实现图如下所示:

图1 History模块的主体功能实现结构图

图1 History模块的主体功能实现结构图

三.history模块的软件结构设计说明

过程历史管理

ProcessHistory

对过程事件进行记录,浏览和查询的类

 

 

 

 

 

设计意图管理

SignOffHistory

用来记录用户输入的原理的类

Frame1

用来生成设计意图管理的交互界面

GetIntentDialog

输入意图的对话框

GetQueryDialog

查询对话框,负责获得检索词

Intent

描述设计意图信息的基本的类

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TreePanel

用来支持活动树的PANEL类,可用鼠标点取相应的活动。用于Frame1

MyTreeModel

描述活动树的类,通过对建好的模型的活动树进行读取,生成为swing服务的DefaultTreeModel类。用于TreePanel

SearchInHR

用来支持数据库查询的类,支持对过程事件和设计意图的浏览和查询

MyQueryDataSet

本类作为jbuilder bean borland.jbcl.dataset.QueryDataSet之子类,定义了新的QueryResolver,  以实现对不同数据库对应的dataset的删除、更新和增加。用于Oracle下的远程数据服务。

责任编辑:许小倩
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