大规模协同设计过程影响因素及运行机理仿真研究.pdf

2 0 4 年 第 6 期 s i d T 。 臻 麓 霉 耄 。 。 R 。 m h d o i ：1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 0 7 6 9 5 2 0 1 4 1 6 0 3 6 大规模协同设计过程影响因素及运行机理仿真研究 邱君 降 ，张晓冬 ，赵灿灿 ，王 婷 ( 1 北京科技大学东凌经济管理学院， 北京 1 0 0 0 8 3 ； 2 首都经济贸易大学安全与环境工程学院， 北京1 0 0 0 7 0 ) 摘要 ：为定量分析大规模协 同设计 影响 因素对协 同设计过 程 的影响规律 ，并探讨 不 同运行机 制对产 品和社 区演 化的影响机理，提出一种基于产品 一社区共生模型的影响因素与运行机制仿真研究方法。首先，在深入分析大 规模协 同设计过程的基础上，从产品、设计主体、社区三大方面总结协同设计过程的影响因素集合；其次，基 于复杂适应系统理论和复杂网络建模技术提出大规模协同设计的产品 一社区共生模型，论述运行机制的优化过 程；最后 ，通过仿真实例验证该方法的可行性和有效性。 关键词 ：大规模 协 同设计 ；运行机 理 ；共生模型 ；仿真研 究 中图分类号：F 2 7 3 ；T P 3 9 1 文献标志码：A 文章编号：1 0 0 0 7 6 9 5( 2 0 1 4 )1 6 0 1 8 9 0 6 S i m ul at i o n S t u dy f or t he I n flue n c e Fa c t o r s a nd Ope r a t i o n M e c ha ni s m o f M a s s Co l l a bo r at i v e Pr od uc t De s i g n Q I U J u n j i a n g ，Z HA N G X i a o d o n g ，Z H A O C a n c a n ，WA N G T i n g ( 1 D o n ni n g S c h o o l o f E c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t ，U n i v e r s i t y of S c i e n c e&T e c h n o l o g y B e r i n g ，B e r i n g 1 0 0 0 8 3 ，C h i n a ； 2 S c h ool of S a f e t y a n d E n v i r o n m e n t E n g i n e e r i n g ， C a p i t a l U n i v e r s i t y o f E c o n o m i c s a n d B u s i n e s s ， B e i j i n g 1 0 0 0 7 0 ， C h i n a ) A b s t r a c t ：T o a n a l y z e t h e i n f l u e n c e f a c t o r s a n d t h e i r e f f e c t s o n t h e ma s s c o l l a b o r a t i v e p r o d u c t d e s i g n( MC P D)p r o c e s s ， a n d e x p l o r e t h e e f f e c t s o f d i f f e r e n t o p e r a t i o n me c h a n i s ms o n t h e e v o l u t i o n o f p r o d u c t a n d c o mmu n i t y ，a p r o d u c t i o nc o mmu n i t y s y mb i o s i s mo d e l b a s e d o n s i mu l a t i o n me t h o d i s p r o p o s e d T h e d e t a i l e d a n a l y s i s f o r MC P D p r o c e s s i s c a r r i e d o u t fi r s t l y， a n d t h e i n flu e n c e f a c t o r s a r e c o n c l u d e d f r o m t h e a s p e c t s o f p r o d u c t ，d e s i g n a g e n t ，a n d c o mmu n i t y S e c o n d l y ，u s i n g c o m p l e x a d a p t i v e s y s t e m me t h o d a n d c o mp l e x n e t w o r k mo d e l i n g t e c h n o l o gy ，t h e p r o d u c t i o nc o mmu n i t y s y mb i o s i s mo d e l i s e s t a b l i s h e d T h e n t h e o p t i mi z a t i o n p r o c e s s for o p e r a t i o n me c h a n i s m i s d i s c u s s e d F i n a l l y，t h e f e a s i b i l i t y a n d e f f e c t i v e n e s s o f t h e p r o p o s e d me t h o d i s v e r i fie d t h r o u g h s i mu l a t i o n c a s e Ke y wo r d s ：ma s s c o l l a b o r a t i v e d e s i g n；o p e r a t i o n me c h a n i s m ；s y mb i o s i s mo d e l ；s i mu l a t i o n s t u d y 互联网的开放性和技 术进步使得大批用户从被 动地接收信息转变为主动地建设社区，并自愿进行 开源信息 的共享和新知识创造 。2 0 0 6年 ，加拿大多 伦多大学的 T a p s c o t t 研究 团 队首次将 上述模式 定义 为 “ 大规模协同”模式 ，并认 为该模式将深刻地改 变人们未来 的协作模式 、交往模式 。随着 “ 大规 模协 同”概念 的提 出以及互 联 网技 术 的深度发 展 ， 一 种新 兴 产 品设 计模 式大 规模 协 同产 品设 计 ( Ma s s C o l l a b o r a t i v e P r o d u c t D e s i g n ，简称 MC P D)正 悄然出现并得 以迅速发展。这种产 品设 计模式充分 利用网络社区平 台上大量志愿者 的创新潜力完成产 品协同设计 ，实现产 品创意 、设计过程信息 、设计 技术与成果的充分共享 ，表现出 比传统协 同设计更 低的设计成本和更高的客户满意程度 。目前， MC P D模式在开源软件设计领域 已经取得 了较为成 功的应用 ，例如 L i n u x 、A p a c h e 、Mo z i l l a 等著名开源 软件 ，由大量具有 多专业背景 和兴趣 的志愿者 以极 低 的成本联合开发 ，其 系统 已被证 明具有 良好 的健 壮性和适应性 J 。针对 MC P D模 式在工业产 品设 计领域 的应用 ，近年 来人们 也进行 了大量 的尝试 ： 由个人或企业发布新产品的创意或 C A D模型 ，再 由 广大社 区成员对概念产品进行协 同设计或定 制 ，如 Op e n S o u r c e Ha r d wa r e、 Op e n S o ur c e Ca r 、 P r o s t h e t i c s P r o j e c t 、L e g o M i n d s t o r ms 等计算机硬件 、概念 汽车、 收稿 日期 ：2 0 1 40 22 5。修 回日期 ：2 0 1 4 0 7 0 5 基金项 目：国家 自然科学基金项 目 “ 大规模协同设计的产品 一社区共生模型及其进化机理研究” ( 7 1 1 7 1 0 1 9 ) ；中央高校基本科研业务费项 目 “ 面向主体 的协同产品设 计过程调度及仿真研究” ( F R FT P一1 21 2 0 A) 项目来源 ：首都经济贸易大学特大城市经济社会发展研究协 同创新 中心资助项 目 “ 公共交通枢纽站人群拥堵 传播规 律及消散控制 策略仿 真 研 究” ( 0 0 8 9 1 3 6 2 7 2 1 7 2 2 ) 邱君降等：大规模协同设计过程影响因素及运行机理仿真研究 1 9 1 续上表 1 2 大规模协 同设计过程影响因素 运行机制优化 的本质是对大规模协 同设计 过程 的影响因素进行合理配置并进行优选的过程 ，因此 ， 识别大规模协 同设计过程关键影响 因素是运行机理 优化的基础 。当前关于开源社 区、虚拟社区 、大众 生产等相关领域的文献主要侧重于成员参与动机 的 研究 ，尚未从系统的角度 针对 整个协 同设计过程建 立影响 因素集。基于大规模协 同设计 的推进原理和 设计过程 ，本文从产 品、设计 主体和社 区三个方面 建立影响因素集 。 ( 1 )基 于 产 品 的影 响 因素。在 协 同产 品社 区 中，产品开发是一个动态演化 的过程 ，需要经过反 复的迭代和优化直至产 品成型 ，在协 同设计过程 中 产品模块数量 、模块 问的相关度 、产品工具化程度 等因素都对产品演化过程具有重要 的影 响，具体分 析如表 2所示。 表 2产品影响 因素分析 影响 因素 影响分析 产品模块数量 核心模块 占比 模块 间的相关 度 产 品工具 化程 度 产品开发风险 产品模块数量越大 ，产品进化速度越慢 核心模块所 占比重越 大 ，产品进 化速度越慢 模块正相关促进产 品的进 化，负相关则阻碍产品的进化 操作工具越容易 上手 ，越 有利 于产品的开发 开发风险越小 ，越有利 于产品的进 化 ( 2 )基于设计主体的影响因素。在协同产品设计 过程 中，不 同社区参与者通常具有不 同的角色 ( 管理 者、核心参与者、普通参与者等) ，社区参与者的规 模 、知识水平 、技能水平 、协作水平、动机等因素直 接影响协同设计过程，具体分析如表 3所示。 表 3 设计主体 影响因素分析 影 响因素 影响分 析 主体数量 主体数量越多，贡献量越大，越有利于产晶开发 角 色 和 等 级 芡 詈 墓 掌 篆 主 鼻 分 布 角 色 和 等 级 越 高 的 知 口 罩 包括产品语言、设计理念等开发所需知识，主体的知识水平 越 高，越 有利于产品开发 技 能 水 平 等 娥情 况 的 处 理 主 体 能 水 协 作 水 平雹 协 作 内在动机 包括求知欲、预期、自我效能，参与动机越大，开发积极l生 越大 外在激励 如名誉 、金钱等 外在激 励越强，开发积极性越大 ( 3 )基于社 区的影 响因素。社 区对协 同产品 开发过程的影响主要体现在社区 自身的结构 、规模 及初始活跃度 、社 区运行机制等 因素对产 品进化过 程和设计主体行为过程的影响，如表 4所示 。 表 4 设 计主体影响因素分析 影响因素 影响分析 社区结构 社 区规模 工作流机制 激励机制 协同机制 约束机制 初始 活跃度 与成熟度 主体 的数量和分 布决定 了社 区的结构 ；社 区结 构在不 断优化 ， 当社区达到稳定时，结构会趋于合理化 社 区规模 由社 区子项 目数量 、主体数 量两 方面衡 量 ，社 区规 模 主要分为起步 、成熟 、衰退等 产品模块选择 与开发规则 、产 品模块方 案 的评 审规 则 、产 品 问题报告 与修复规则等 社区成员权限及升级规则 、其他辅助规则 人员协作规则 、其他行为协调规则 注册 与注销规则 、资源使用规则 主要由社区活跃度函数和成熟度函数衡量；在进行仿真实验 时 ，需设定社区活跃度和成熟度的初始值 2 基于产 品 一社区共生模型的运行机制优化 2 1 产品 一社 区共 生模 型 传统协同产品设计过程模型大多基于 自上而下 的任务分解原理构造 ，任务 问逻辑 和组织关系可 以 显式表达 ，因此可基 于多种通用建模技术对其设计 过程的影响因素进行仿真分析 ，但大规模协 同设计 由于在项 目萌芽阶段 ，其产 品尚没有 明确 的设计框 架 ，设计任务及社 区结构是 随着社 区成员 的 自发行 为 自底而上逐渐显现的 ，因此对其影 响因素 的优化 必须基于大量社区成 员的 自主行为构造进程 的动态 演化模型。基于复杂适应系统理论 、复杂 网络建模 技术等，构建产品 一社区共生模型，如图 3所示 。 = 毡 日日口m ， ， t t - 、 图 3 大规模协 同设计产 品 一社 区共生模型 其构建主要原理为： ( 1 ) 由于大量社区成员 的 自主行为是推进 产品 和社区进化的驱动力 ，因此共生模 型必须反 映社 区 成员的个体行为。基于复杂适应系统理论 ，用具有 自治性 、主动性 和智能性 的设计 主体来描述个体成 员 ；用设计主体 的行为输 出描述 主体对产品和社 区 的推动 ，用设计 主体对产 品和社 区的感知描述产 品 1 9 4 邱君降等：大规模协同设计过程影响因素及运行机理仿真研究 可以实现对 大规模设计过程进行预测 、分析 、评价 和优化 ，从而提高设计效率、降低创新风险。 在今后的研究 中，将更加全面地分析各影响 因 素对大规模协同设计过程的作用机制，结合实际案 例更加准确地描述协同社区情景 ，运用更加先进 的 决策技术实现影响因素和运行机制的优化 。 参考文献 ： 1 J T A I C fflT D，WI L L I A MS A D Wi k i n o m i c s ：H o w n h ：q S S c o l l a b o r a t i o n c h a n g e s e v e r y th i n g M P o r t f o l i o ：P e n g u i n G r o u p ( U S A) ，2 O O 6 l 2 P A N C H A1 J t t ， F A T H I A N A T H A N MP r o d u c t r e a l i z a t i o n i n t h e a g e o f m a s s c o l l a b o r a t i o n c A S ME I n t e r n a t i o n a l D e s i g n E n g i n e e ri n g T e c h n i ,a l C o n f e r e n c e s a n d Co mp u t e r s a n d I n for ma t i o n in En g i n e e r i n g Co n for e ic e Ame r i c a n S o c i e ty o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r s ，2 0 0 8： 21 9 2 2 9 3 李萸姿 ，张硕 ，张晓冬 ，等面向大规 模协 同产品设计 开发过 程 的： 二 体模型及其仿真应 用 J 计算机 集成制造 系统 ， 2 0 1 3 ， 1 9 ( 8 ) ：1 9 4 81 9 5 6 4I J N UX A b o u t t h e l i n u x o p e r a t i n g s y s t e m E B OI ( 2 0 1 l一3 0 0 1 ) 2 叭40 2 0 1 h t t p ： w w w1 i n u x o r g i n f o in d e x h t f ll l 5 j A P A C H E S OF I WA R E F O U N D A T I O N T h e a p a c h e HT T P s e r v e r p r o j e c t E B OI ( 2 0 1 l 一3 O一 0 1 ) 2 0 1 4 0 20 1 h t t p ： h t t p d， a p a c h e o r g l 6 MO Z I I L A A b o u t m o z i l l a E B O I ( 2 0 1 l一 3 OO 1 ) 2 0 1 4 0 2 一 叭 h t t p ： w w wm o z i l l a o r g a b o u t 7 J O P E N H A R D WA R EA b o u t o p e n h a r d w a r e E B O L ( 2 0 1 13 0 一 叭 ) 2 0 1 4 0 2 0 1 h t t p ： W W W o p e u h a r d w a r e t i e 8 O S C A R P R O J E C T O s c a r ：R e i n v e n t m o b i l i t y E B OL ( 2 0 1 13 0 0I ) 2 0 1 4- 0 2 01 h t t p ： w w w t h e o s e a rpr o j e c t o r g 9 O P E N P R O S T HE T I C S T h e o p e n p r o s t h e t i e s p r o j e e t ： A n i n i ti a t i v e o f t h e s h a r e d d e s i g n a l l i a n c e【 E B O L ( 2 0 1 1 3 O O 1 ) 2 0 1 40 2 - 0 1 h t t p ： o p e n p r o s t h e t i c s o r g 1 0 S A WH E Y N，GR I F F I T H S ，M AG U I R E，e t a 1 T h i n k C y c l e ：s h a r i n g d i s t r i b u t e d d e s i g n k n o w l e d g e f o r o p e n c o l l a b o r a t i v e d e s i g n J I n t e rna t i o n a l J o u r n a l o f T e c h n o l o g i e s f o r t h e Ad v a n c e me n t o f Kn o wl e d g e a n d L e a x a i n g( T e c h K n o w L o g i a ) ， 2 0 0 2， 4 ( 1 ) ： 4 95 3 1 1 V A L V E R D E S ， S O L E R V S e l f O r g a n i z a t i o n v e l s u s h i e r a r c h y i n o p e ns o u r c e s o c i a l n e t w o r k s J P h y s i c a l R e v i e w E，2 0 0 7， 7 6 ( 4 ) ：1 8 l 2 RI E H L E DT h e e c o n o mi c mo t i v a t i o n o f o p e n s o u r c e s o f t w a r e ： S t a k e h o l d e r p e r s p e c t i v e s J I E E E C o m p u t m ， 2 0 0 7 ， 4 0 ( 4 )：2 5 3 2 1 3 B A L D WI N C Y，C L A R K K B T h e A r e h i t e e t u r e o f p a r t i c i p a t i o n ： Do e s c o d e a r c h i t e c t u r e mi ti g a t e fl e e r idi n g i n t h e o p e n s o u r c e d e v e l o p m e n t m o d e l J Ma n a g e me n t S c i e n c e ，2 0 0 6，5 2 ( 7) ：1 l l 6 一 l 1 2 7 1 4 WE B E R S T h e S U C C E S S o t o p e n s o u r c e M C a mb r i d g e ：H a r v a r d Un i v e r s i t y Pr e s s，2 0 0 4 作者简介：邱君降 ( 1 9 8 6 一 ) ，男，浙江温州 人，博士研 究生 ，主要 研究方向为协 同产品开发 、制造系统仿 真。张晓冬 ( 1 9 7 2 一 ) ，女 ， 河北 滦南人 ，博士 ，教授 ，博士生导 师 ，主要 研究方 向 为协副产 品 开发 、制造 系统仿真 、管 理系统 仿真。赵灿 灿 ( 1 9 8 4 一 ) ，女 ，四 川 I 达州人 ，博 士，讲师 ，主要研究 方 向为协 同产品开 发 、供应链 仿 真。王婷 ( 1 9 8 9 一 ) ，女 ，江 西南昌人 ，硕 J ： 研究生 ，主要 研究方 向 为 协同产品开发。 ， ， l ， ， l， ， l ， m， ， ， l ， ， ， ， l， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， lm， l ， ， ， ， ， l l ， ， ， ( 上接 第 1 8 8页) 大师生之间的互动 ，帮助老师或者学生查找文献以 及解答各 种问题。例 如，图书馆 可以围绕如就业 、 出国、考研 、职称评定 、发表论文等广大师生关 注 的专题 ，有针对性地为有此方 面需要 的读者进行个 性化专题咨询服务。 6结束 语 移动互联网的迅速兴起 以及智能手机在读者群 中的 日渐普及促使 MS N S在一定 区域 内的用户人数 不断增加 ，如果 区域信息 服务平 台可 以利用 MS N S 各种应用展开信息服务，不但可以更加轻松地融入 用户群 ，更加方便 、及时地为用户推送各种信息资 讯和解答各种 问题 ，而且可 以让用户在移动社交 网 络里随时随地地充分利用 区域内的信息资源。 参考文献 ： 1 楼 向英 ，高春玲移动社交网络在 图书馆 中的应用初探 J 图 书馆杂志 ，2 0 1 3 ( 1 2) ： 2 9 3 2 2 j I LWO O L E E，MO O NO K C H OI ，HOJ I N P A R KS o c i a l n e t w o r k i n g s e r v i c e b a s e d o n p e e r t op e e r n e t w o r k C S y s t e m s a n d Ne t wo r k s C o mmu nic a t io n s ，2 0 0 8 S l i e ma ： I CS NC08 3 r d I n t e r n a t i o n a 】C o n f r e n ( 。e o n 2 0 0 8 I EEE 3R A MZ I E LH AD D A D E H，V I S HA N T H WE E RA K K O D Y，P E NG J UANJ UANS o c i a l n e t wo r kin g s e r v ic e s a d o p t i o n i n c o r p