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贵州大学硕士研究生毕业论文网络化制造资源管理系统中的工作流管理 摘要 本文在谢庆生教授主持承担的国家自然科学基金资助项目“面向协同商务制 造资源管理的关键技术研究”( 计划批准号：5 0 4 7 5 1 8 5 ) ，国家8 6 3 计划项目“面 向机电行业的a s p 应用服务平台开发与应用”( 课题编号：2 0 0 3 a a 4 1 4 0 1 3 、 2 0 0 4 a a 4 1 4 0 7 0 ) ，国家8 6 3 计划项目“面向a s p 平台的产品创新设计与制造资源 管理构件的研究和应用”( 课题编号：2 0 0 2 从4 1 5 3 l o ) 等项目的支撑下，以制造 业信息化理论方法为基础，以区域汽车零部件等行业为应用背景，对网络化制造 系统建模及应用实现等进行了研究，主要研究工作与成果如下： 对制造资源管理业务系统理论与方法进行了深入的研究与分析之后，在本实 验室已有研究的基础上，完成了制造资源管理系统主要业务的建模，提出了基于 a s p 的制造资源管理的业务范围，即制造资源管理业务系统包括制造资源应用服 务业务系统和制造资源动态联盟业务系统，拓展了已有的制造资源动态联盟业务 流程。 在研究应用技术领域业务流程特点的基础上，结合网络化制造模式和工作流 管理以及项目管理的特点，提出了将工作流技术与项目管理技术相结合的网络化 制造资源工作流项目管理业务系统。本文以项目生命周期管理为主线，利用u m l 技术构建了系统整体框架的模型。根据典型的三层设计模型的要求，采用b s 结构，详细设计了后台数据库、业务层( 包括数据层和商务层) 和表示层( 用户接 口) 并用u m l 建立了系统建模。此外，还对整个平台已有的系统进行了紧密的集 成，进一步完善了平台的功能。 关键词：网络化制造工作流管理项目管理网络计划技术a s p n e t 分类号：t p 3 9 1 第3 页共6 3 页 贵州大学硕士研究生毕业论文网络化制造资源管理系统中的工作流管理 a b s t r a c t a f t e rs t u d y i n ga n da n a l y z et h et h e o r ya n dm e t h o do fm a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e m a n a g e m e n ta p p l i c a t i o ns y s t e m b a s e do nt h es t u d yi nt h i sl a b o r a t o r y , t h em a j o r a p p l i c a t i o nm o d e l i n g o fm a n u f a c t u r i n gl 陀s o u r c em a n a g e m e n ta p p l i c a t i o ni s c o m p l e t e d ，t h ea p p l i c a t i o nr a n g eo f m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c em a n a g e m e n ti sp r e s e n t e d , m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c em a n a g e m e n ta p p l i c a t i o ns y s t e m si n c l u d e sm a n u f a c t u r i n g r e s o u r c ea p p l i c a t i o ns e r v i c es y s t e ma n dd y n a m i ca l l i e dm a n u f a c t u r er t 搭o u r c e s a p p l i c a t i o ns y s t e ma n dd y n a m i ca l l i e dm a n u f a c t u r er e s o u r c e sa p p l i c a t i o np r o c e s si s d e v e l o p e d i no r d e rt os o l v et h ea b o v ep r o b l e m ，o nt h ep r e m i s eo fd e e p l ys t u d y i n gt h e b u s i n e s sf l u e n ti na p p l i c a t i o nt e c h n o l o g y , ，w o r k f l o wm a n a g e m e n tt e c h n o l o g ya n d p r o j e c tm a n a g e m e n t ，t h i sp a p e rp r o p o s eau s i n gw o r k f t o wt e c h n o l o g yp r o t o t y p e s y s t e mo f p r o j e c tm a n a g e m e n t o nt h eb a s i so fm a n a g e m e n to f p r o j c c tl i f e e y e l e ，t h e p a p c rc o r 苗t i t u t et h ea r c h i t e c t u r eo fw h o l es y s t e mb yl r m l f o l l o w i n gt h ec l a s s i c d e s i g np a r e mo ft h r e el a y e ra n db s ( b r o w s e r s e r v e r ) ，t h ed a t a b a s e 、a p p l i c a t i o n l a y e r ( i n c l u d i n g d a t al a y e ra n db u s i n e s sl a y e r ) 、u s e ri n t e r f a c eb ed e s i g n e da n d c o r r e s p o n d i n gu m l m o d u l eb ee s t a b l i s h e d t a k i n gu s eo ft h ea p p l i c a t i o ns o l u t i o no f m i c r o s o f f sm s n e tp l a t f o r ma n dcs h a r pl a n g u a g e ，t h ep a p e rh a v ep r o g r a m m e dt h e s y s t e m t h ed i s t i n g u i s h i n go fr o l e sr e l yo nt h e u s e r sa n dt h e i r p e r m i s s i o n s m a n a g e m e n ts y s t e m ，w h i c hi st h eb a s i so f p r o j e c tm a n a g e m e n ts y s t e mo f d e v e l o p i n g a n dr u n n i n g a l lt h e s ec a nm a k et h ew h o l ef u n c t i o nm o r e p e r f e c t k e yw o r d s ：n e t w o r km a n u f a c t u r e ； w o r k f l o wm a n a g e m e n t ；p r o j e c tm a n a g e m e n t ； n e t w o r kp l a n n i n gt e c h n o l o g y ；a s p n e t 第4 页共6 3 页 贵州大学硕士研究生毕业论文网络化制造资源管理系统中的工作流管理 第一章绪论 1 1 课题的背景 i 1 i 课题的来源 本课题是谢庆生教授主持承担的国家8 6 3 计划项目“面向机电行业的a s p 应用服务平台”( 2 0 0 4 a a 4 1 4 0 7 0 ) 、国家自然科学基金项目“面向协同商务制造资 源管理的关键技术研究”( 5 0 4 7 5 1 8 5 ) 和国家发改委项目“贵阳市a s p 平台的开 发与应用”( 发改办高技 2 0 0 4 31 2 7 3 号) 的子课题之一。 1 1 2 研究的目的和意义 本课题研究面向网络化制造资源管理系统中的工作流管理过程建模技术，开 发系统管理子模块，为制造资源管理系统动态联盟的建立提供了工作流项目管理 系统中重要模块的设计。 网络化制造资源管理系统是为快速响应市场并且有效的配置企业间的优势 资源以实现最短时间内完成企业的共同订单面构建的动态联盟。一方面为了在竞 争中取胜。另一方面为了快速响应市场，更加贴近客户，敏捷地创新产品，缩短 交付时间，降低总体成本。工作流管理可以作为企业间信息集成的使能工具，可 以为企业灵活地组建动态联盟和实现信息交换发挥重要作用。工作流管理技术也 可以较好地用于实现供应链建模和管理功能，结合工作流仿真和优化技术，还可 以用于企业分销体系和供应体系优化。随着工作流技术的进一步发展，它必将在 提高企业的效率和竞争力，使企业更好地适应市场变化等方面起到举足轻重的作 用。 制造资源管理应用服务是从业务建模开始的，它是系统进行管理商务活动最 基本架构，是搭建基于i n t e r n e t 的制造资源整合的基础。通过对面向供应链整 合的制造资源管理业务建模研究与分析，建立制造资源管理应用业务模型。业务 模型中的核心概念是价值，一切的业务都是围绕着价值来展开的。业务模型的分 解原则也是以能够提供价值增值的价值单元为基本元素。业务过程模型的核心概 念是活动，所有的工作都围绕着活动来进行，业务过程模型的分解原则是能够识 别的最小活动单元，即流单元 制造资源管理系统可以为用户提供以下服务：当定单企业具有外包业务需要 寻找加工合作伙伴的时候，网络化制造资源管理系统能为定单企业( 客户) 提供 第5 页共页 贵州大学硕士研究生毕业论文网络化制造资源管理系统中的工作流管理 一种寻找适当的制造商来完成加工任务的机制。具体逻辑是在该系统中，注册有 大量具有特定制造能力的制造商，根据制造任务的需求、潜在制造商的制造资源 配置情况，以及制造商工作状态情况，定单企业能主动或被动地( 指制造商主动 联系) 找到一批能满足他们制造任务要求的制造商。通过动态联盟制造资源管理 系统提供的评价体系，帮助定单企业选择出完成其制造任务的最佳候选制造商， 并通过网络制造资源管理系统获取该制造商的任务确认。一旦双方均确认制造任 务的合法性并签署合同后，定单企业的制造任务将被置于由该制造商的任务队列 中，并等待任务的执行。最终的目的是通过动态联盟制造平台来实现网络化制造， 达到对市场的快速响应和降低制造成本、企业间协同、优势互补资源整合的目的 i - 6 1 随着全球化网络经济环境的形成，制造业的竞争已不是单个企业之间的竞 争，而表现为企业之间优势互补、资源优化的供应链、产业链之间的竞争。企业 问协作已成为当代商业活动重要的发展趋势，它使知识和构想得到更大范围的交 换和共享，信息和资源得到更大范围的合理利用，从而大大地提高了商业活动的 效率。制造资源管理是企业实现面向企业间集成应用的基础，是实现虚拟企业的 基础。由于制造资源具有分布异构性和不确定性等特点，再加上网络安全性等其 它因素，网络化制造中制造资源的管理是一个急需解决的问题。网络制造资源管 理能够很好的被各企业应用和顺利的完成所制定的项目是非常重要的。因此本课 题提出的利用工作流管理技术与项目管理技术相结合运用到网络化制造资源管 理系统中项目管理子系统的研究及应用具有重要的意义。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 项目管理系统的应用现状 国内外对工作流技术的研究较多，主要包括工作流建模和工作流管理是两个 主要研究方向，前者主要是给出建模方法论上的指导以及构造相应的c a s e 工具 为建模与工作流管理提供方便；后者侧重于设计和实现阶段的工作，对协同机制 和协作模型进行研究，以解决工作流调度中的各种问题为目标。 工作流技术在项目管理系统的应用研究包括将固定流程在项目管理系统的 应用研究和可变流程在项目管理系统中的应用研究。 1 吣软件开发项目管理中的流 程和人员角色提取出来，设计并实现了一个具有固定流程和角色的软件项目管理 第6 页共页 贵州大学硕士研究生毕业论文网络化制造资源管理系统中的工作流管理 系统。“将工作流技术用于通用项目管理系统中实现可变流程，解决项目的业务 流程具有多样性、不确定性给流程固定的各类的项目管理系统的流程变更挑战， 并集成相应的应用程序，从而建立基于工作流的集成原有应用的项目管理系统。 “2 ”1 讨论了协同设计环境下，采用可变流程的项目管理系统的体系结构的设计， 并对项目到任务活动的跌射理论和系统设计过程中关键问题的解决方案进行了 探讨，保证了系统对产品设计过程中的任务流进行正确地管理与监控，使产品设 计收敛于项目目标。 1 2 2 相关产品 项目管理软件的研究与开发已经受到国内外学者和厂商的高度重视。很多专 家学者以及软件厂商都推出了具有各自特点的项目管理系统。 目前国外有代表的产品有m i c r o s o f t 的p r o j e c t ，欧溯的p r o j e c tm a n a g e r w o r k b e n c h 和p r i m a v e r a 的p r i m a v e r ap r o j e c tp l a n n e r ( 简称p 3 ) 等。m i c r o s o f t 的p r o j e c t 已经牙发出几代产品，其功能包括了项目管理的基本内容。它支持任 务定义，资源分配、使用，可定义时间段跟踪，建立跨项目链接，定义多重关键 路径，定制甘特图等功能。p r o j e c tm a n g e rw o r k b e n c h 将项目管理看作项目定 义、项目执行、项目调整的循环过程。它提供了多种可定制的项目视图和灵活多 样的项目定义手段，具有项目时问计算、资源使用成本统计、关键路径计算等功 能，可进行项目进度统计、分配资源等工作。p r i m a v e r a 的p 3 是目前国际上项 目管理软件的领头羊。p 3 基于广义网络计划技术，同时考虑了资源和投资对进 度的制约，采用目标管理的模式对项目实施控制。同时，p 3 还提供了功能齐全 的数据接口。 由于项目管理系统的重要性，国内的学者和厂商也推出了多种项目管理系统 软件。如南京理工大学孔建寿提出的支持分布式产品开发的项目管理系统n “。 北京航空航天大学的林世勇等提出的基于a s p 的分布式项目管理模型等 1 7 i 上 海范微公司的e p r o j e c t ，浙大威灵的a 胁系统，金慧公司的b u i l d i n g e a s y ，理 正公司的理正管理信息系统平台等。这些系统都实现了项目管理的基本功能，并 有不同的侧重点和优点。 1 2 3 相关研究存在的不足 目前的项目管理系统无论在理论研究和技术本身都难以达到网络化制造资 第7 页共页 贵州大学硕士研究生毕业论文网络化制造资源管理系统中的工作流管理 源管理系统中的项目管理的要求，主要存在以下问题： 1 ) 目前的项目管理系统没有将工作流技术和网络计划技术相到结合起来， 往往只结合二者之一。 2 ) 项目向工作流映射转化的流程信息存储结构不够灵活，不便于工作流引 擎的调度执行。 1 3 相关的概念 1 3 1 网络化制造的相关概念 在当前经济全球化、信息和服务网络化的大趋势下，网络化制造技术和系统 能够较好地满足企业开展市场竞争的核心需求，因而，近些年来关于网络化制造 的研究、开发和应用得到了广泛的重视，发展速度非常迅速。国内外许多专家、 学者、企业研究人员对网络化制造的概念给出了不同的定义。 华中科技大学杨叔子院士提出了“基于a g e n t 的网络化制造模式”和“分布 式网络化制造系统”，并给出了定义；重庆大学刘飞教授提出了“区域网络化制 造系统”的概念；同济大学张曙教授提出了“分散网络化制造”的概念；浙江大 学顾新建、祁国宁教授，上海交通大学严隽琪教授以及其他国外专家都各自提出 了网络化制造的概念“1 。 贵州人学谢庆生教授提出的网络化制造概念指出：网络化制造的核心是利用 网络，特别是i n t e r n e t ，跨越空间差距，通过企业之间的信息集成、业务过程 集成、资源共享，实现企业问产品商务的协同、产品设计的协同、产品制造的协 同和供应链的协同，从而缩短产品的研制周期，降低生产成本，提高市场响应速 度，增强整个产业链和制造群体的竞争力翻。 谢庆生教授提出了网络化制造系统的三种模式：龙头企业为核心的网络化制 造系统、基于a s p 的网络化制造系统和形成互联的网络化制造系统( 由第一、第 二种基本模式互联形成) 啪 a s p ( a p p l i c a t i o ns e r v l c ep r o v i d e r ，应用服务提供商) ，是企业服务商 将应用软件及相关硬件通过i n t e r n e t 网远程租赁给盟友企业客户，利用集中 管理的设施为盟友企业客户提供应用配置、托管、产品设计计算与绘图、信息 与资源管理等访问服务，以低运营成本提供一套应用解决方案。基于a s p 的网络 化制造资源管理平台为区域、行业或产业链等相关企业群提供信息服务，使企业 第8 页共6 3 页 贵州大学硕士研究生毕业论文网络化制造资源管理系统中的工作流管理 用户能够通过该平台提升信息水平，形成适应网络化制造的信息能力，在a s p 平台的支持下加入到全球化的相关产业联盟。 本课题主要研究的是利用工作流管理技术在基于a s p 的网络化制造模式下 的制造资源管理系统中的项目管理子系统。企业通过采用a s p 提供的应用服务， 不仅将缩短企业信息化建设周期及降低信息化总体成本，而且使得区域或行业内 各具特色的企业( 特别是中小企业) 通过采用a s p 应用服务，能够更有效地整合 优势资源( 人力资源、技术资源、设计资源、制造资源、产品资源、市场渠道等) ， 加强企业间的协同，提高企业核心竞争力。从而形成具备整体优势、实现双赢及 多赢的供应链、产业链及增值链。 1 3 2 项目管理的相关概念 谈到项目管理，首先必须给项目下一个定义。所谓项目，简单地说，就是在 既定的资源和要求的约束下，为实现某种目的而相互联系的一次性工作任务。通 过项目的实施，最终要达到一定的目的，其结果既可能是所期望的一种产品，也 可能是所希望得到的一种服务。 项目管理有很多种定义，最简单的解释就是对项目进行的管理。按照美国项 目管理学会p m i 在项目管理知识指南伸1 中给项目管理做出的定义是：“所谓 项目管理是通过项目各方干系人的合作，把各种知识。技术和方法应用于项目活 动中，在规定的时间、预算和质量目标范围内完成项目的各项工作，以实现项目 的目标，使项目干系人的需求得到不同程度的满足。项目管理的基本要素包括： 项目、干系人、资源、目标和需求。有效的项目管理是指在规定用来实现具体目 标和指标的时间内，对组织机构资源进行计划、引导和控制工作。”按照项目 管理手册扣3 中的定义是：所谓项目管理，就是项目的管理者，在有限的资源约 束下，运用系统的观点、方法和理论，对项目涉及的全部工作进行有效的管理。 即从项目的投资决策开始到项目结束的全过程进行计划、组织、指挥、协调、控 制和评价，以实现项目的目标 关于项目管理的内容，从不同的角度有不同的描述，如果从项目的生命周期 的来说，项目管理的基本内容如下： 1 ) 项目定义。项目定义就是确认项目承担者在其职责范围内要做的工作，目 的、目标和各种不定因素。项目定义是项目管理过程最初的，也是十分重要的一 第9 页共6 3 页 贵州大学硕七研究生毕业论文网络化制造资源管理系统中的工作流管理 个阶段。项目定义阶段还需确立项目的范围。但由于种种原因，项目的范围会发 生变更，这就要求项目管理的快速反映能力。 2 ) 项目计划。项目计划是项目管理生产和发展的基础，是项目建设期间进行 有效管理的依据和前提。它不仅是告诉我们项目将如何做的路标，而且也是一种 制定决策的工具。一个完整的项目计划会清楚的说明将要傲什么、如何去做、由 谁来做、在何时做、在何处做、将需要什么资源。项目计划也宣布项目完成和成 功必须满足哪些标准。 3 ) 项目执行。制定好项目计划后就是按照计划执行项目。项目的执行需要组 织、协调人力以及所需资源，根据进度计划安排各项和执行各项任务。 4 ) 项目控制。项目控制是根据计划要求和管理任务，监督项目的现状、预测 项目的未来、控制项目的进展、保障项目建设正常进行。在管理实际项目中，由 于存在若干不确定因素，即使采用了先进的控制技术，也不一定完全满足最初确 定的管堙狺标。园此，项目控制不是保证计划完全按计划执行，而是将各种变动 控制在合理的范围之内。 5 ) 项目结束。项目结束阶段也是十分重要的，往往被忽视。结束阶段需要对 所作的工作评价并为今后的项目提供历史信息。 综卜所述项目管珲被认为是一种建立在公认的管理原理基础的方法和技 术，通过计划、估算和控制等项目活动，在预算范围之内，按时实现项目目标。 项目管理系统就是要充分利用现代信息技术，提高项目决策能力，保证全面及时 的信息传递，实现信息共享，这是现代化项目管理的一个重要方面。项目管理系 统的应用将取得显著的经济效益和社会效益。 1 4 论文的创新点 本文的主要工作是将工作流管理思想运用于网络化制造资源管理的项目管 理，将工作流技术与项目管理的网络计划技术相结合，从而提高项目管理的效率， 缩短项目周期；课题研究了项目工作单元与工作流过程的映射关系、网络计划关 键路径算法等关键技术；在相关研究的基础上，设计了网络化制造资源管理系统 中的工作流项目管理子系统。本文的主要创新点如下： 1 将工作流技术与项目管理技术相结合，完成工作流管理系统与项目管理系 统的集成，构建了网络化制造资源管理系统中工作流项目管理系统的体系结构。 第l o 页共6 3 蕊 贵州人学硕十研究生毕业论文网络化制造资源管理系统中的j ：作流管理 2 在项目计划工作分解结掏中，定义了各工作单元与工作流各子过程的映射 关系，建立了映射模型。 3 优化了网络计划技术传统关键路径算法，提出了受约束的动态关键路径的 算法，适应了项目需求的多变性，提高了项目执行过程中的灵活性。 1 5 本章小结 本章介绍了网络化制造资源管理的背景及国内外研究现状：论述了网络化制 造管理和a s p 平台的研究与应用现状：分析了网络化制造中项目管理系统的研究 现状；简要介绍了本课题研究的思路、目标和主要内容；概述了本论文的创新点。 第1 1 页共6 3 页 贵州人学硕士研究生毕业论文网络化制造资源管理系统中的 ：作流管理 第二章制造资源工作流项目管理系统的理论基础 2 1 工作流技术 工作流的概念起源于生产组织和办公自动化领域，它是针对日常工作中具有 固定程序的活动而提出的一个概念“”。提出的目的是通过将工作分解成定义良好 的任务、角色，按照一定的规则和过程来执行这些任务，并对其进行监控，以达 到提高办事效率、降低生产成本、提高企业生产经营管理水平和企业竞争力的目 标。工作流( w o r k f l o w ) 是全部或者部分，由计算机支持或自动处理的业务过程。 用活动及活动之间变化的过程表示的业务流程“”。 2 i i 工作流的参考模型 各个研究机构提出的工作流系统体系结构各不相同，而w f m c 提出的工作流 参考模犁( w o r k f l n wr p f e r o n c em o d e l ) 成为冬个机均参考的依据。如图2 1 。9 所示。 圈2 1i 作褫参考模型 参考模型中的五个接口被统称为w o r k f l o w a p i ( w a p i ) 汹卜1 。这些标准的制定 对于实现不同厂家的产品之间的互操作及基于工作流执行服务开发新的应用具 有重要意义。 2 1 2 作流管理系统的体系结构 工作流管理系统是一个详细定义、管理并执行工作流，并通过运行一些软件 第1 2 页共6 3 页 贵州人学硕士研究生毕业论文 网络化制造资源管理系统中的【作流管理 来运行工作流的系统，这些软件的执行顺序由工作流逻辑的计算机表示形式( 计 算机化的业务规刚一过程定义) 驱动1 ：。工作流的体系结构如下图2 2 所示。 图2 2 工作流的体系结构 2 i ，3 工作流管理系统实旌的三个阶段 工作流管理系统在实际系统中的应用一般分为三个阶段，即模型建立阶段、 模型实例化阶段和模型执行阶段。图2 3 给出了工作流管理系统应用的三个阶 段。 产品或其他的绪果 早99 歹 分析，定义过程了 监控过程执行大参与执行过程 图23 工作流管理系统安施的三个阶段 2 2 项目计划技术 2 2 1 项目结构的分解 项目的结构分解是通过系统的方法将总目标和总任务分解开来，得到不同层 次的项目工作单元。项且分解的输入是项目的需求和各种限制条件，项目分解的 输出是一系列有机的子项目或者任务的集合。项目的结构分解方法有很多种，其 第1 3 页共6 3 页 贵州人学硕士研究生毕业论文网络化制造资源管理系统中的l ：作流管理 中工作结构分解( w o r kb r e a k d o w ns t r u c t u r e ，缩写为w b s ) 是最常用的一种项目 结构分解方法。w b s 通过项目实施的工作任务以及工程项目技术系统的综合分 解，最后得到工程项目的实施活动，而且这些活动需要从各个方面作详细的晚明 和定义，比如活动的起止时间，活动的资源限制等。因此项目的结构分解是i 页目 进度计划的基础，项目迸度计划在项目结果分解的基础之上采用某种方法编制而 成矧“。 2 2 2 项目结构分解的基本原则 项目的结构分解是项目计划的基础，对项目的成败具有决定性作用，因此合 理的项目分解是项目成功的关键。项目结构分解必须遵循以下原则3 ： 完整性：项目的分解必须保持项目的完整，分解后的任务的集合不能遗漏任 何项目的要素。 单遗传性：项目的分解必须是线性的，一个项目单位j ，智能从属于一个上 层项目单元j ，不能i 司日0 交又属于两个上层项目单元j 和i 。否则两个上层项目 单元j 和i 的界面不清晰。 独立性：项目的分解应该尽量提高分解后各任务的独立性，项目单元之间的 工作责任、界面应尽可能小而明确，这样才能方便项目目标和责任的分解和落实， 进行项目实施成果评价和责任的分析。 可扩展性：结果分解应有一定的弹性，当项目实施中作设计变更与计划的修 改时，能方便扩展项目的范围和变更项目结构。 分解粒度：项目结果分解应该粒度得当。过粗或过细的分解都会造成项目计 划与控制的失误。详细程度应与项目的组织层次、参与单位的数量、各参与单位 内部的职能部门与人员数量、项目的大小、工期的长短、项目的复杂程度等因素 相适应。一般而言，项目的结构分解随着项目的实施进展而逐步细化。 2 2 3 工作分解结构模型 般地，对于大中型企业中的大多数项目来说，项目的控制主体不可能是一 个人，特别是对于复杂的大型项目，参与的人员和部门就更多。另外，愈来愈多 的人开始认识到，将项目管理从个人计划转向集体计划会带来更大的效益汹1 。 因此项目管理往往是多个部门和许多人协同工作的过程。为了达到项目的预期目 标，项目负责人必须能够与各子项目负责人进行有效的分工协作，相互交流，密 第1 4 页共6 3 页 贵州人学硕士研究生毕业论文网络化制造资源管理系统中的 作流管理 切合作。要进行项目的分工合作，首先要将项目分解为多层子项目和任务的集合， 这就涉及到了工作分解结向的概念。 在p m b o k 中，工作分解结构属于项目范围管理领域的范畴，又称为范围基准 ( s c o p eb a s e l i n e ) 。项目范围( p r o j e c ts c o p e ) 指的是交付一个项目结果所必须 做的工作。而项目范围管理关注于定义和控制包含在项目中的工作。 工作分解结构可以用数学方法描述d n 为： p = p l ，p 。p 。：t ht b t i l 其中卢o ，l ，2 ，础卢o ，l ，2 ，mf 和j 不可同时为0 。 上式中彤还可进一步分解为： p i = p i l ，p 1 2 ，p ；t i l 。1 j z ，1 l l 。摹；审k = - o 、。2 。r ； - - - 1 2 s 。 式中：皿1 7 ，r ps 均为整数；p 为总项目，只为p 的子项目，为p 分解出 的直接任务，巴为只的子项目，巧为只分解出的直接任务。其中，子项目可以 再次分解为多个子项目和任务，而任务则不可在分解。项目分层数越多，项目管 理粒度就越小，但项目管理系统越复杂，然而项目管理功能并不一定与项目分层 数成正比，因此项目的分层数要视具体项目管理的需要而选择合适的层次。p 主 要对项目进行上层的组织与决策，以保证项目的科学组织和目标制定。而只主 要负责项目底层任务的抗行与l ：r _ , i j l j ，这洋各只在，) 的直接领导下并行协调地工 作。 工作分解结构常常以树形的层次结构图来表示，如图2 4 所示。 图2 ，4 工作分解结构模型 在图2 4 中，把项目体系分解为：项目、子项目、任务组成的项目工作分解 结构树。( 1 ) 项目：一系列相关的工作，这些工作通常有产出，而且需要一些时 第1 5 页共6 ，页 贵州人学硕士研究生毕业论文网络化制造资源管理系统中的【：作流管理 问完成：( 2 ) 子项目：项目的进一步细分， 内，通常由一个工作组束完成；( 3 ) 任务： 2 3 网络计划技术 子项目在时间跨度上一般在几个月之 通常指总量不大的一组或一个活动。 网络计划技术是依据运筹学的原理和图学理论。在项目计划管理中，通过网 络图的形式，来安排工程计划，控制工作进度，使项目管理到达预定的目标。关 键路径法( c r i t i c a lp a t hm e t h o d ，c p m ) 和计划评审技术( p r o g r a me v a l u a t i o na n d r e v i e wt e c h n i q u e ，p e r t ) 是现在应用最广泛的两种网络计划技术“2 “1 。c p m 属于 确定性网络技术，它基于网络计划图中节点的先后关系，确定每个任务的确切时 间，从而使整个项目的完成时间达到最短。p e r t 属于非确定型( 概率型) 网络技 术，它的任务持续时间带有概率性，往往通过三点估算法确定，它的重点是保证 项目按期完工，估计完工概率，进行资源调配以保证项目进度。 2 3 1 网络计划技术理论 网络图就是针对一个项目，从整体出发，用系统的观点分析项目中的子项目 或者任务之间的相互关系和先后排列顺序，并用点、线连接成网状结构的箭线图 来反映这些子项目或任务之间的相互关系和顺序。+ 网络图的绘制方法有很多，如双代号绘图法、单代号绘图法和单代号搭接网 络绘图法等。取代号绘图渣”。( a r r o wd i a g r a r f m 】i n gj r l e t h o d ，a d ? d ；就是利用箭 线表示活动而在节点处将活动连接起来表示依赖关系的一种绘制项目网络图的 方法。这种方法也叫箭线活动法( a c t i v i t y o n a r r o w ，a o a ) ，它用图解的形式来 表示一个项目中各组成要素之间的逻辑联系，并形成时间的流程图。网络图由箭 线、结点和线路组成，图2 5 就是一个简化的网络计划图。 图2 5 n 络计划简图 为了更清楚的说明网络计划图，下面对网络计划图中的元素进行简单说明： 第1 6 页共6 3 页 贵州大学硕七研究生毕业论文网络化制造资源管理系统中的工作流管理 箭头：每个箭头代表项目的个子任务，它应包含子任务的名称、计划时间 等参数，箭头的方向包含了子项目的时序关系。 结点：网络图上相邻两个子项目交接处的圆，表示两个子任务的结点。结点 表示一个事项，也即前一子项目结束，后子项目可以开始的时间点，它不消耗 人力、物力，也不占用时间，起着连接子项目的作用。 路长：在项目网络图中，从起始结点开始顺着箭头所指的方向，通过一连串 的结点和箭线，连续不断到达终点结点的一条通路，称为网络图的线路。一条线 路上所有子项目的持续时间之和称为这条线路的路长。 关键路径：从项目的开始结点到项目的结束结点的多条线路中，路长的最长 的那条路径叫做关键路径。项目关键路径上任务结点的完成情况对整个项目的 生命周期起着至关重要的作用，对于项目管理员来说，对这些任务结点的完成情 况应予以充分的注意和密切的监控。从另个角度看，这些任务结点也就是决定 该项目能否如期完成的瓶颈。应用了项目关键路全法后，对于一个复杂的工程项 目，项目管理员不再需要面面俱到，而只需集中注意力于这些任务结点便可起到 事半功倍的效果。 2 3 2 网络图时间参数的计算 项目的芙霪：3 径决定着项目工期，项目关键赂释卜- 的仔务是否能够按时完 工，决定着项目是否能否按时完工“。因此通过网络计划图的各类参数计算项目 的关键路径是各种网络计划技术的基础。网络图时间参数有两类。一类是节点时 间参数，一类是任务时间参数。下面两类时间参数及其计算方法： 1 结点最早开始时间最： 计算式可表达为： s j = l l a xr e , + tt i j ) i j 式中t 化j ，为子项目时间。 2 结点最迟结束时问，： 计算式可表达为： l r - t m n b t ( i j ) ji j 式中t 亿为项目时间。 项目是需要时间和资源来完成的，子项目的时间参数包括予项目最早开始时 第1 7 页荚邸页 贵州人学硕十研究生毕业论文网络化制造资源管理系统中的一j ：作流管理 问、子项目最早结束时f a j 、子项目最迟丌始时m 和子项目最迟结束时日j 。 3 ，子项目最早开始时澍孤， 计算公式为： e s ? i = e 4 子项目最早结束时间瓦 子项目最早结束时间就等于它的最早开始时间加上该子项目的作业时间。计 算公式为： e p , j = e s ：j + t i ，j ) 5 子项目最迟开始时间岛 计算公式为： l s ；l ：= l 3 t i j ) 6 子项目最迟结束时间凡 于项目最迟结束a 0 问等于箭头结点j 的最迟结束时问。计算公式为： l p , ，- - l j 7 子项目总时差s “， 计算公式为： s ( i ? p = l s ( i ? j ) 一e s ( i j ) 8 子项目自由时差，臼 计算公式为： r i j ) = e s i r 。e l i = e j e 。一t t i ? j ) 其中点鼍，表示紧后子项目的最早开始时间。 自由时差表明各子项目的机动时间，有时间潜力可利用。时差越大，可利用 的时间潜力越大。 2 4 本章小结 本章主要论述了工作流技术，项目计划技术，网络计划技术。论述了工作流 参考模型，工作流管理系统体系结构，工作流管理系统的实施步骤；对项目计划 技术中的工作分解结构的模型和网络计划技术理论作了深入的研究。以上内容为 本文的网络化制造资源管理系统中的工作流项目管理子系统的设计与开发提供 了理论基础。 第1 8 页共6 3 页 贵州人学硕七研究生毕业论文网络化制造资源管理系统中的j 二作流管理 第三章制造资源工作流项目管理子系统模型 模型的构建是网络化制造资源管理系统中的工作流项目管理子系统的基础。 本章将对系统的模型进行构建，并将其映射到关系数据库中，为系统的运行提供 初始的静态模型数据。 为了体现网络化制造资源管理系统中工作流项目管理这一复杂子系统的多 视图特性，模型应该是一种综合性的模型，不仅能够描述项目“是什么”的问题， 而且还应该能描述“由谁做”、“怎么做”等方面的问题。因此，网络化制造资源 管理系统中的工作流项目管理子系统模型在项目工作分解结构模型、工作流模型 的基础上，需要加入描述项目人员的组织模型，描述项目资源的资源模型，使其 成为一个完整的、具有多视图特性的模型。 整个网络化制造资源管理系统中的工作流项目管理子系统体系结构模型的 组成结构以及内部各个模型问关系如图3 1 所示。 圈3 1 网络化制造资源管理系统中工作流项耳管理子系统体系结 句模型 3 1 工作流项目管理的模型 3 1 1 过程模型 3 1 1 ，l 受约束的动态关键路径 关键路径是网络计划技术的核心内容，找到给定任务流程图的关踺路径的方 第1 9 页共6 3 页 贵州人学硕十研究生毕业论文网络化制造资源管理系统中的1 ：作流管理 法是图论的一个基本问题。建立在关键路径法上的任务调度算法也有很多，这些 算法在迸程调度、并行处理等领域得到了广泛的应用但这些算法部是对项目的 初始网络计划的关键路径进行计算，没有考虑项目开展的动态性，我们针对项目 开展的动态性提出了如下规定： 1 动态网络计划图 项目的网络计划图其实是不断变化的，在项目的网络计划图中，随着项目的 不断进行，网络计划图可能发生两个方面的变化，一是因项目的变故网络计划图 需要调整结构：二是网络计划图中的某些结点执行完成，它们实际上不在属于当 前有效的网络计划图，网络图也发生了结构的变化，我们称这种不断变化的网络 计划图为动态网络计划图。 2 动态关键路径 关键路径是网络计划图的关键路径，随着网络计划图的不断改变，项目的关 键路径也会小断发生改变，原奉不属于关键路径的任务可能变为关谴汪务，而原 本的关键任务可能不在是关键任务。 3 受约束的关键路径 现存的关键路径算法都是排除人员、资源等的约束的计算模型。而实际上企 业的项目开发过穆馨会受到这样那样的约柬，关键路径的计算不只考虑网络计划 任务的时序限制关系。我们称这种考虑了除时序以外的约束的关键路径为受约束 的关键路径。 受约束的关键路径的算法是在计算关键路径的同时考虑其他约束的时间限 制，而不同的项目可能有不同的约束，也就有不同的约束时间的计算方法，需要 具体情况具体分析。 对于资源等待约束的计算算法，其描述如下： 对资源等待时间r 列的求值，假设根据某种算法寻找到所有与z 具有同 一优先权的任务结点共有p 个，( 包括乃本身) ，这些结点在时序关系上可以并 行执行，表示为瓦，气，气，且共享m 个资源，那么资源等待时间倒 的求值问题就可转换为求解动态0 - 1 最优规划问题： 骢( 办形( ) + 破r ( t ) ) ， 第2 0 页共6 3 页 贵州人学硕士研究生毕业论文网络化制造资源管理系统中的i ：作流管理 约束：圭丑，置，轧圭如，置，k ，圭x 彬尺。 j = l = l，2 i 其中： 1 ) r i r , , ) 为任务k 的执行时间期限： 2 ) 办和欢都是。一l 参数，如果任务毛与其它任务受资源约束无法并行执行， 则办和欢都等于i ，否则若矿k r 帆) ，则办= 1 ，丸= o ；若kx r 魄) ，则破 2 0 ，办= 1 。 3 ) 尼为第n 个资源总数，墨。为任务及需占用资源r 。的总数； 4 ) 以是一个。一l 参数，代表任务五是否正在执行。 而每一个w ( 矗) 又可递归地表示成任务气不参与下的动态0 - 1 最优规划问 题，即可表示为： 。；埏r a 列i n ；。( 办缈( 气) + 破r ( 1 ) ) ， 经过一系列的递归过程后，问题改转化为静念的o l 最优规划问题，求解亮 这o - 1 最优规划问题后，不仅求得了任务z 。的资源等待时间而且获取了任 务气，瓦，t 的实际调度时序。 综上所述，在项目的实际执行过程中，需要动态的计算项目的关键路径，并 同时考虑关键路径的各种约束。 3 1 1 2 工作分解结构到过程模型的映射 把项目按一定的标准和方法分解成层次化的工作分解结构模型后，为了实现 “在适当的时间把适当的任务分配给合适的人”这一个项目协同工作目标，需要 在工作分解结构的各个层次上对子项目、任务通过排序技术建立项目过程视图， 如图3 2 所示。 在图3 2 中，最上层即0 层是项目，每个项目有规定的完成时间、规定的目 标；每一个项目下属若干任务和子项目，它们组成一定的横向工作流，参照图 第2 l 页共6 3 页 小 r 一 叫 x 州 ，珊 + w 兄 芦 r 一 ， ，靠 + 丑 同 束约 贵州人学硕十研究生毕业论文网络化制造资源管理系统中的i ：作流管理 3 2 中项目p 的下属工作流。 中i 日j 层( 图中为l 层) 是子项目，每一个子项目也下属若干任务和子项目，任 务之间也组成一定的横向工作流，参照图3 2 中的子项目只的下属工作流。 最下层是任务，每一个任务可以下属若干具体活动。 从图3 2 可以看出，项目工作分解结构的各个元素与项目过程模型中的元素 具有如下的映像关系：项且对应整个工作流定义；子项目对应工作流定义中的子 过程；任务对于工作流定义中的人工型活动节点。 0 层l 层 2 层 匿固：i 匦匾囵 r 磊彳 l = = = 二= 一 l 困 | ，、 图3 2 1 作分解结构到项目工作漉的映像 1 过程模型元素的描述 过程模型是将项目的子项目、任务等元素均看作工作流的活动，从而来定义 项目的过程逻辑，为项目执行阶段的工作流执行调度服务。在多种不同结构的过 程模型中( 如活动网络图“、p e t r i 网“、面向对象嘲、语言一行为模型“1 、 e c a a 规则啪1 、形式逻辑“1 、工作流网油1 ) ，活动网络图( a c t i v i t yn e t w o r kd i a g r a m ) 是