（计算机应用技术专业论文）基于工作流技术的协同设计过程管理系统研究.pdf

备 ； 一 r r 中文摘要 随着社会经济的不断发展，人们对产品的需求也越来越高。制造业竞争的焦点转变 为在最短时间内开发生产出最满足客户需求的复杂产品。现代产品的复杂性使得产品需 要多人协作开发，产品设计生产过程中的群体性、交互性、协同性和分布性的特点越来 越突出，计算机支持的协同设计应运而生。协同设计是指在计算机支持的网络环境下， 应用现代设计理论和方法对产品设计目标进行问题求解的过程。协同设计中任务的分 解、分配和调度以及对设计群体成员的管理是完成产品设计目标的前提，所以针对协同 设计过程管理的研究是进行产品协同设计的重要问题之一。协同设计过程管理系统的研 究与应用能够提高整个产品协同设计的效率。因此研究协同设计过程管理系统是很有意 义的。 协同设计过程管理可从项目管理的宏观层面和过程控制的微观层面进行研究。项目 管理的宏观层面主要针对协同设计的项目管理、任务管理、用户角色管理进行，是协同 设计的组织模型的研究。过程控制的微观管理是针对协同设计过程的工作流进行管理和 控制，是协同设计过程模型的研究。本文基于工作流管理技术对协同设计过程管理系统 进行了研究。主要工作为： ( 1 ) 分析了协同设计过程管理业务流程特点的基础上，提出了协同设计过程管理的系 统框架及业务功能模型。 ( 2 ) 从协同设计的组织管理层面研究了项目管理、任务管理、角色权限管理等功能， 详细分析了各功能的业务流程及数据模型。基于分层控制的思想实现了对项目、任务的 管理。 ( 3 ) 基于工作流管理技术，研究了协同设计过程的流程控制。利用开源工作流引擎j b p m 实现了协同设计中设计审核流程的编辑、监控执行，以及设计审核流程任务之问的自动 流转。 ( 4 ) 以液压挖掘机为例，基于w e b 的b s 三层架构以及m v c 模式的轻量框架 s t r u t s + s p r i n g + h i b e r n a t e 开发了协同设计过程管理系统。 关键词：协同设计；过程管理；工作流技术；组织管理；过程控制 母 厶 l、?j，嘻，。 错“2葛 ，一敷fj。乒。，弭囊：e，缸 v!q扎 a b s t r a c t w i t ht h ec o n t i n u o u sd e v e l o p m e n to ft h es o c i o e c o n o m i c ，p e o p l e sd e m a n d f o r p r o d u c t s a r e h i g h e r a n d h i g h e r t h e f o c u so fc o m p e t i t i o no ft h e m a n u f a c t u r i n gs e c t o ra r ec h a n g i n gt od e v e l o p i n ga n dp r o d u c i n gt h er i g h t p r o d u c t st om e e tc u s t o m e r s n e e d si nt h es h o r t e s tt i m e t h ec o m p l e x i t yo f m o d e mp r o d u c t sm a k e st h ep r o d u c tr e q u i r e sc o l l a b o r a t i v ed e v e l o p m e n t t h e i n t e r a c t i o n ，c o l l a b o r a t i o na n dd i s t r i b u t i o no fp r o d u c t i o nd e s i g np r o c e s sa r e b e c o m i n gm o r ea n dm o r ei m p o r t a n t s oc o m p u t e rs u p p o r t e dc o l l a b o r a t i v e d e s i g ne m e r g e d c o l l a b o r a t i v ed e s i g ni sd e f i n e da sap r o b l e m s o l v i n gp r o c e s s f o r p r o d u c td e s i g nt a r g e t sa p p l y i n gm o d e md e s i g nt h e o r ya n dm e t h o d s s u p p o r t e db yt h en e t w o r kc o m p u t e re n v i r o n m e n t c o l l a b o r a t i v ed e s i g nt a s k d e c o m p o s i t i o n ，a l l o c a t i o na n ds c h e d u l i n g ，a sw e l l a st h e m a n a g e m e n to f m e m b e r si sap r e r e q u i s i t et o c o m p l e t ep r o d u c td e s i g n s ot h es t u d yo ft h e m a n a g e m e n to fc o l l a b o r a t i v ed e s i g np r o c e s si sa ni m p o r t a n tp r o b l e md u r i n gt h e p r o d u c tc o l l a b o r a t i v ed e s i g n t h es t u d ya n da p p l i c a t i o no ft h ec o l l a b o r a t i v e d e s i g np r o c e s sm a n a g e m e n ts y s t e mc a ni m p r o v et h ee f f i c i e n c yo ft h ee n t i r e p r o d u c tc o l l a b o r a t i v ed e s i g n t h e r e f o r e ，t h es t u d yo ft h ec o l l a b o r a t i v ed e s i g n p r o c e s sm a n a g e m e n ts y s t e mi so fg r e a ts i g n i f i c a n c e c o l l a b o r a t i v ed e s i g np r o c e s sm a n a g e m e n tc a nb er e s e a r c h e df r o mt h e p r o je c tm a n a g e m e n ta tt h em a c r o - l e v e la n dp r o c e s sc o n t r o la tt h em i c r o - l e v e l p r o j e c tm a n a g e m e n t a tt h em a c r o l e v e l ，a s t h e o r g a n i z a t i o nm o d e lo f c o l l a b o r a t i v ed e s i g n ，m a i n l yr e s e a r c ht h ep r o j e c tm a n a g e m e n t ，t a s k m a n a g e m e n t ， u s e rr o l em a n a g e m e n t p r o c e s sc o n t r o la tt h em i c r o m a n a g e m e n t ，a st h ep r o c e s s m o d e lo fc o l l a b o r a t i v ed e s i g n ，m a i n l yf o c u so nt h ew o r k f l o wm a n a g e m e n ta n d c o n t r o lo ft h ec o l l a b o r a t i v ed e s i g np r o c e s s t h i sp a p e rs t u d i e dt h ec o l l a b o r a t i v e d e s i g np r o c e s sm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do nw o r k - f l o w t h em a i nt a s k sa r e ： ( 1 ) i tp r o p o s e d t h ef r a m e w o r ka n dt h eb u s i n e s sf u n c t i o nm o d e lo ft h e c o l l a b o r a t i v ed e s i g np r o c e s sm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do nt h ea n a l y s i so ft h e c o l l a b o r a t i v ed e s i g np r o c e s sm a n a g e m e n tb u s i n e s sp r o c e s sc h a r a c t e r i s t i c s ( 2 ) f r o mt h el e v e lo fo r g a n i z a t i o na n dm a n a g e m e n to fc o l l a b o r a t i v ed e s i g n ，i t r e s e a r c h e dt h e p r o je c tm a n a g e m e n t ，t a s km a n a g e m e n t ，t h er o l e r i g h t s m a n a g e m e n ta n ds oo na n da n a l y z e dt h eb u s i n e s sp r o c e s sa n dd a t am o d e lo f e a c hf u n c t i o no nd e t a i la n da c h i e v e dt h em a n a g e m e n to ft h ep r o j e c ta n dt a s k b a s e do nt h eh i e r a r c h i c a lc o n t r o lt h e o r y ( 3 ) b a s e do nw o r k - f l o wm a n a g e m e n tt e c h n o l o g y , i tr e s e a r c h e dt h ep r o c e s s c o n t r o lo ft h ec o l l a b o r a t i v ed e s i g np r o c e s s a n di ti m p l e m e n t e dt h ee d i t i n g ， m o n i t o r i n ge x e c u t i o na n da u t o m a t i cf l o wb e t w e e nt a s k so ft h ec o l l a b o r a t i v e d e s i g nr e v i e wp r o c e s su s i n gj b p m ( 4 ) t a k i n gah y d r a u l i ce x c a v a t o ra sa ne x a m p l e ，i td e v e l o p e dt h ec o l l a b o r a t i v e d e s i g np r o c e s sm a n a g e m e n ts y s t e mu s i n gw e b b a s e db st h r e e - t i e ra r c h i t e c t u r e a n dl i g h t w e i g h tf r a m e w o r ks t r u t s + s p r i n g + h i b e r n a t eo fm v c p a t t e m k e yw o r d s ：c o l l a b o r a t i v ed e s i g n ；p r o c e s sm a n a g e m e n t ；w o r k f l o w ； o r g a n i z a t i o n a lm a n a g e m e n t ；p r o c e s sc o n t r 0 1 i v 目录 第一章绪论1 1 1 课题研究的背景及意义1 1 2 国内外研究现状2 1 3 论文研究的内容及组织结构3 1 3 1 论文研究的内容3 1 3 2 论文的组织结构。3 1 4 本章小结一4 第二章协同设计过程管理系统中的相关概念及关键技术5 2 1 协同设计5 2 1 1 协同设计的概念及其特点。5 2 1 2 协同设计的模式和分类7 2 1 3 协同设计系统体系结构及其过程管理系统8 2 2 工作流技术9 2 2 1 工作流相关的概念9 2 2 2 工作流管理系统参考模型l o 2 2 3 工作流引擎1 l 2 2 4i b p m 简介1 2 2 3 本章小结1 3 第三章协同设计过程管理系统架构与分析1 5 3 1 协同设计过程管理系统的需求分析1 5 3 2 协同设计过程管理系统体系结构及其运行流程1 6 3 2 1 协同设计过程管理系统体系结构1 6 3 2 2 协同设计过程管理系统运行流程1 7 3 2 3 协同设计过程管理系统中涉及的人员的权限1 9 3 3 协同设计过程管理系统各模块功能2 0 3 4 数据库设计2 1 3 4 1 数据库逻辑结构设计2 1 3 4 2 数据库表的关系2 6 3 5 本章小结2 7 v 第四章协同设计过程管理系统的实现与测试2 9 4 1 系统实现平台2 9 4 1 1 系统实现的开发工具及其软件环境配置2 9 4 1 2 丌发环境的搭建2 9 4 1 3 软件环境优点3l 4 2 系统开发采用的技术3 2 4 3 系统中关键功能模块的描述与实现3 2 4 3 1 系统管理的实现3 2 4 3 2 项目管理的实现3 7 4 3 3 流程管理的实现3 8 4 4 系统测试4 4 4 5 本章小结4 7 第五章全文总结与展望4 9 参考文献51 至殳谢5 3 攻读学位期间发表的学术论文目录5 5 第一章绪论 第一章绪论弟一早珀t 匕 1 1 课题研究的背景及意义 随着社会经济的发展，人们对产品各方面的要求越来越高，现代产品的复杂性使得 现代产品的开发需要多个人协作进行，也就是说，传统的产品设计方法现在已经无法满 足现代客户对产品的需求，因此现代制造业领域的竞争焦点从批量生产中的提高生产率 转变为在最短的时间里开发出小数量的高质量、低成本的产品，竞争的核心是缩短产品 的开发时间。如何高效地利用技术提供的可能性及时抓住市场对产品新需求的机遇，快 速开发新产品，已经成为赢得竞争的最重要的手段。对于简单的装配型产品，主要问题 是解决生产组织和物料及时供应问题；然而对于复杂的产品，主要的解决方案是缩短设 计过程并且提高产品的设计质量，减少由于设计不合理而造成的在产品制造过程中出现 加工困难、废品增加、返工次数增加，甚至不得不重新修改设计n 1 。因此，产品设计过 程中的群体性、交互性、协同性和分布性的特点越来越突出。计算机支持的协同设计 ( c o m p e e rs u p p o r t e d c o l l a b o r a t i v ed e s i g n c s c d ) 应运而生 计算机支持的协同设计是计算机支持的协同工作( c s c w ，c o m p m e rs u p p o r t e d c o l l a b o r a t i v ew o r k ) 中的一个非常重要应用领域，它研究的主要是如何利用计算机网络 技术，网络与通信技术、多媒体技术、分布处理技术以及人机接口技术建立的协同环境， 使得来自不同学科的设计人员能够通过群体协同的方式共同完成产品设计任务。 目前，协同设计技术越来越成为设计领域研究的热点，它从根本上改变了传统生产 设计工作中的单机作业的产品开发方式，在分布式协同设计环境下，网络化协同设计方 式使得位于不同地点的协同设计人员可以在产品开发过程中随时寻求合作，再借助于协 同设计系统提供的电子邮件系统、网络会议系统等计算机工具进行讨论和协商，实现人 人交互，共同完成目标产品的开发。它是一种系统化、面向群组工作模式的设计方法。 支持多种交互方式，使设计人员所处协同环境更接近现实生活中面对面的设计过程n 1 。 工作流技术瞳1 作为一种业务流程自动化技术，通过计算机技术的支持去定义、执行 和管理业务流程，将业务流程中任务如何组织协调在一起的规则抽象出来，分离了具体 工作的逻辑和流程组织的逻辑。协同设计中的开发人员或者流程的应用人员遵从工作流 管理系统的规则和约定，设计和实现具体的业务流程。这种技术具有很高的灵活性，能 够适应企业对业务流程变化的需要。 协同设计过程管理是协同设计中一个很重要的组成部分，其中主要包含协同设计中 的组织管理和过程控制两个方面。组织管理主要包括项目管理、任务管理、角色权限管 基y - + ：作流技术的协同设计过程管理系统研究 理等；过程控制主要实现协同设计过程中工作流程的管理和控制。本文引入分层控制思 想，从组织管理和过程控制两个层面来设计协同设计过程管理系统。在组织管理层面， 定义项目，并采用树形结构将整个项目分解成适度的零件，把这些零件的设计任务分配 给动态设计小组，由小组负责人指定具体任务执行人；在过程控制层面，运用工作流技 术，以业务流程执行语言描述该设计任务流程，以流程形式推动任务的执行，并从流程 中提取业务进度信息，实现分布式环境下多任务、多群体间的有效协作与管理。这样， 把工作流技术应用在产品协同设计的设计审核流程中，以实现设计审核任务流程的自动 流转及其监控执行。能够达到提高工作效率、降低生产成本和提高企业生产经营管理水 平的目的瞳1 1 2 国内外研究现状 协同设计过程管理是协同设计系统中的一个重要组成部分，近年来国内外学者对其 进行了大量研究。文献。”提出了一种称为d e s i g nr o a d m a p 的建模方法，并用这种方法建 立了协同工作过程的依赖关系模型框架；文献h 1 提出了大规模任务组的实现分解算法； 文献瞄1 对设计活动进行排序，然后对那些耦合任务集中的耦合任务进行合理排序，来确 定任务的执行次序等。文献阳3 从并行工程和协同设计两个角度出发，阐述了产品研发过 程中的变动及其管理，提出了面向并行工程的变动约束管理方法来支持公差与参数的设 计；文献一1 以约束为基础定义了协同设计过程中的主模型、客户端模型，分析了冲突的 产生及分类，建立了以约束满足等式为主的冲突协调机制等。 工作流技术睛1 作为一种通过计算机实现业务流程自动化的技术，目前，商业化的工作 流产品很多，如i b m 公司的l o t u sn o t e s 、f l o w m a r k ，s t a f f w a r e 公司的s t a f f w a r e ，a c t i o n 技术公司的a c t i o n f l o w 等呻1 。工作流技术分离了具体工作的逻辑和流程组织的逻辑。具 有很高的灵活性，适用于设计过程的微观管理。现有研究大多注重于工作流的体系架构， 面向产品协同设计的工作流研究偏少。因此，针对协同设计过程的特点研究工作流技术 在其中的应用具有重要意义。 随着计算机集成制造系统( c i m s ，c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m ) 的不 断广泛发展进步，工作流技术已经不再是应用于单一的文档管理的一种单调流程技术 了，而是出现了像w e b 工作流、分布式工作流( d i s t r i b u t e dw o r k f l o w ) 、协同工作流 ( c o l l a b o r a t i v ew o r k f l o w ) 、事务工作流( t r a n s a c t i o n a lw o r k f l o w ) 、高级工作流( a d v a n c e d w o r k f l o w ) 、科学工作流( s c i e n t i f i cw o r k f l o w ) 、智能工作流( i n t e l l i g e n tw o r k f l o w ) 等高智能、 可操作性更强、功能更完善的工作流技术。这些新的应用的出现馏1 ，使得网络化协同设 计和工作流技术的联系越来越密切，在协同设计中采用工作流管理技术，可以促进产品 2 第一章绪论 网络化协同设计工作中的自动化、规范化，优化编辑流程，缩短网络化协同设计周期， 避免业务过程中间环节的人为因素，为协同设计工作提供统一的数据格式，提高协同设 计任务活动之间的协调和控制的效率，从而达到企业协同设计过程效率的最大化。因此， 再次证明了研究协同设计过程模型中工作流技术是非常有意义的。 1 3 论文研究的内容及组织结构 1 3 1 论文研究的内容 本课研究的主要内容包括以下几点： ( 1 ) 针对协同设计及协同设计过程管理的特点，对协同设计过程管理系统的体系 架构及系统的需求进行了充分的分析与设计。 ( 2 ) 采用分层控制的思想，把整个过程管理分为组织管理和过程控制两层，并根 据对系统进行的需求分析，对该系统进行了总体设计与规划，分析确定了系统的数据库 层的设计。 ( 3 ) 基于工作流管理技术，研究了协同设计过程的流程控制。利用开源工作流引 擎j b p m 实现了协同设计中设计审核流程的编辑、监控执行，以及设计审核流程任务之间 的自动流转。 ( 4 ) 使用j 2 e e + j b p m 3 2 3 技术开发了协同设计过程管理系统。该系统主要包括项 系统管理模块、目管理模块、流程管理模块、资料管理模块等功能模块。并以液压挖掘 机为应用对象，在该系统中进行了项目的定义、分解、分配、任务流程的管理，验证了 该系统的可行性和理论研究的正确性。 1 3 2 论文的组织结构 本文首先简单介绍了课题的研究背景以及论文中涉及的相关概念及理论技术基础； 在此基础上，分析了协同设计过程管理系统的特点，并对系统的需求进行了详细的分析； 基于系统的需求分析，研究了系统中使用的工作流技术开源引擎j b p m ，并对整个系统 进行了概要设计；最后，根据上述研究内容，设计开发了基于工作流技术的协同设计过 程管理系统研究。 本文共有五章来构成，论文的具体篇章组织如下： 第一章绪论 阐述了课题的研究背景及相关概念、国内外研究现状、课题的研究内容及论文组织 机构。 第_ 章协同设计过程管理系统中的相关概念及关键技术 首先，研究了胁同设计及协同设计过程管理系统中涉及的相关概念；然后，详细介 3 基于工作流技术的协i 司设计过程管理系统研究 绍了工作流技术的相关理论基础、工作流引擎及其开源引擎i b p m 。 第三章协同设计过程管理系统架构与分析 首先，对协同设计过程管理系统进行了详细的需求分析。然后，在系统需求分析的 基础上，对该系统进行了概要设计，详细划分了该系统中的主要模块。最后，详细设计 了协同设计过程管理系统的数据库层。 第四章协同设计过程管理系统的实现 首先，介绍了协同设计过程管理系统的软件平台及丌发环境。然后，介绍了协同设 计过程管理系统中包括的几个主要模块，并以系统中的关键模块为例，介绍了系统的具 体实现机制。最后，以液压挖掘机为应用实例，对系统中的主要模块进行了功能测试， 验证了本系统的理论可行性与系统运行的正常性。 第五章结论与展望 对整篇论文及所做工作进行了总结，并对有待进一步完善的研究内容进行了展望。 1 4 本章小结 本章主要介绍了课题相关的概念及其来源，并介绍了课题研究目前在国内外的研究 现状以及课题研究的意义，最后阐述了论文研究的内容及其组织结构。 4 第二章协同设计过程管理系统中的相关观念及关键技术 第二章协同设计过程管理系统中的相关概念及关键技术 本文研究的基于工作流技术的协同设计过程管理系统中涉及的理论概念及关键技 术较多，主要包括协同设计及协同设计过程管理的概念及特点、任务的分解分配与工作 流技术等，本章主要从如下几个方面进行研究。 2 1 协同设计 2 1 1 协同设计的概念及其特点 1 9 8 4 年，协同工作的概念由美国m i t 的i r e n eg r i e f 与原d e c 公司的p a u lc a s h m a n 两位研究员在描述如何用计算机支持来自不同领域的人们共同合作课题时正式提出的 n 0 | 。我国清华大学教授史美林等定义“计算机支持的协同工作”为：地域分散的一个群 体借助计算机及其网络技术，共同协调与协作来完成一项任务。协同设计是计算机支持 的协同工作( c s c w ) 的一个重要分支。是指在计算机的支持下，不同学科成员共同完成 同一个任务的设计方法n 。 目前所说的协同设计，一般都是指的网络化协同设计。也叫做异地远程设计。它是 指利用计算机技术、多媒体技术和网络通信技术，支持工作群体成员在共享环境下的协 同工作、交互协商、分工合作、共同完成某些任务的一种产品设计方式，它支持多个时 间上分离、空间上分布，而工作又相互依赖的协作成员的协同工作。通过在协同工作 中协同设计人员之间建立支持协同工作的平台，可以改进协同成员进行信息交流的方 式，减少协作人员在时空上分离的障碍，节省产品生产设计时间，提高群体工作的效率。 也就是说，计算机协同工作向人们提供了一种全新高效的工作方式。 协同设计中主要涉及设计过程、设计成员、计算机协同等设计实体，协同设计中“协 同”的含义主要体现在口明1 埘： ( 1 ) 过程的协同 产品的生产过程一般包括初步设计、详细设计、审核、制造等阶段，因为各阶段各 有侧重，处理方法不一致，因此采用各部门进行协商的方法来使得产品总体设计达到最 优。 ( 2 ) 协同设计人员之间的协同 设计人员之间的协同是协同设计的根本特点。产品设计是一一项很复杂的工作，只有 协同设计人员努力协作好，共同协商解决设计过程中产生的矛盾和冲突，才能最终较好 地达到设计效果。 ( 3 ) 协同设计人员与计算机系统的协同 5 基于上作流技术的防同设计过程管理系统研究 目前，计算机作为辅助设计工具的各种性能都在不断地提高完善，原来由设计人员 来完成的工作现在有好多都可以转交给计算机系统自动完成。但是，计算机毕竟不是力 能的，计算机所能帮助人类完成的工作毕竟只是辅助性的，设计任务中的大部分创造性 工作还得必须由协同设计人员来做。因此，合理地在协同设计人员与计算机系统之间进 行平衡协同设计任务的优化配置分配，能够使得计算机与协同设计人员之间的配合更加 紧密，才能得以充分发挥人机一体化优势。 ( 4 ) 计算机系统之间协同 这里，计算机系统之间的协同包括计算机系统之间的信息交换、信息管理以及互操 作性，在分布式异构环境中实现信息的无缝平滑结合，来为设计人员提供友好的人机交 互环境。 ( 5 ) 产品设计信息的协同 在产品协同设计中，同样的信息在不同的设计环境中的描述很有可能是不同的，不 同的设计个体对信息源有不同的需求和使用方式，因此，在信息之间进行协同以使得信 息在不同设计个体中得以规范化和标准化。 协同设计在不同的领域具有不同的特点，但其在产品生产制造领域通常具有以下特 占i t 4 一 18 1 ( 1 ) 共享性：协同的基本特点就是实现资源的共享，使得多知识源之间的信息可以交 流互补，以完善协同任务的效果； ( 2 ) 分布性：网络化协同设计系统通常是一个分布式系统，其中的协同设计人员、审 核人员、生产人员等都在不同地域，因此协同设计系统必须得支持各节点之间的信息资 源的传输； ( 3 ) 异构性：协同设计系统中各单独个体所共享的数据资源的表达方式很难达成一致， 他们使用的操作系统和硬件结构等方面也会存在很多差异。因此，网络化协同设计系统 工作平台具有异构性。 ( 4 ) 并发性和一致性：协同设计系统中分布在各地的协同人员有可能同时进行操作， 所以，系统需要维护资源数据的一致性。以免数据遭到破坏。 ( 5 ) 面向任务的时效性：在协同设计工作中，往往是多个用户组成一个小组围绕着同 一个产品任务来完成，等到该任务完成后，这个协同小组也就解散，等再有新的协同任 务的时候再重新组建新的协同设计小组。 ( 6 ) 开放性：协同工作的过程没有一个固定的模式，它往往会因为个体的不同而不同， 协同工作的结果也不是一个绝对的解决方案，它可能会因为个体的增长或者协同工具的 6 第二章协同设计过程管理系统中的相关观念及关键技术 增强而得到进一步的完善。 2 1 2 协同设计的模式和分类 根据信息交流形式的不同，把协同设计的工作模式分为三类引： ( 1 ) 松耦合协同：这一种协同工作方式一般只要求协同设计系统提供数据传递功能， 也就是说，上一个协同设计阶段的输出结果在没有任何限制条件的情况下就可以作为下 一个协同设计阶段的输入依据，这种协作方式是一种弱协同方式。 ( 2 ) 中等耦合协同：这一种协同工作方式提供协同设计中涉及的共享数据库和数据库 之间的转换功能，这种协同工作方式可以实现协同数据的共享和各个协同设计子系统之 间在运行时的数据交换功能。但这种协同方式不支持协同成员之间的干预和就某一个协 同设计问题进行的协商讨论。因此这种协同工作方式也不能完全满足目前协同设计工作 的需要。 ( 3 ) 紧耦合协同：这一种协同工作方式支持所有协同成员共同进行的协同项目的设计， 这种协同方式具备数据库的共享和网络数据库之间进行的传输功能，而且这种协同方式 还具有项目计划、项目监控、工作流管理等比较完善的功能，并且这种协作方式还提供 会议系统和共享白板等协同过程中需要的协同工具。支持这种协同工作方式的协同设计 系统必须有较快的响应速度和较顺畅的交流。这是目前比较符合协同工作需求的一种协 同工作模式。 如果按时空进行分类的话，可以把协同工作方式分为以下四种模式n 刳： ( 1 ) 本地异步模式：它是指在同一地点但不是在相同时间进行同一协同任务的协同工 作方式。它所关注的重点在于保证协同过程中事务处理中涉及的数据的一致性以及协同 用户之间的相互沟通。支持这一类协同方式的系统中的协同用户的地理位置不可以分 散，而且协同用户对协同系统的访问方式是异步的，所以这种协同系统不需要对数据进 行实时传递。 ( 2 ) 异地异步模式：这是一种在不同时间并且不同地点进行同一项协同任务的协同工 作方式，像协同设计系统、工作流管理等就属于这种协同工作方式的系统。 ( 3 ) 本地同步模式：这是一种协同成员在相同时间并且相同地点进行同一项协同任务 的协作方式。支持这类协作方式的计算机系统主要用于本地进行的实时协作，它所追求 的主要目标是“你见即我见”。 ( 4 ) 异地同步模式：这是一种在相同时间但是不相同的地点所进行的同一项协同任务 的协同工作方式。例如多媒体桌面会议系统，其中涉及的协同人员分布在不相同的地点， 但他们是同时对该系统进行操作的。 7 基于l 作流技术的协同设计过科管理系统研究 2 1 3 协同设计系统体系结构及其过程管理系统 管理产品的设计过程是协同设计系统集成平台的核心部分，协同没计系统支持并行 工作。目前的协同设计系统框架大部分都是采用分布式的体系结构来构建的。一般来说， 一个比较完整的协同设计系统通常是由过程管理与控制、生产制造、质量管理与控制、 工程设计、协同支撑环境等分系统来组成的，其体系结构n 1 具体如图2 1 所示： p 磊广而两八锎裘统扎他啦坼挑入 群体技术 产品数猫 产品数獬i 工作流 c s c w管理 垒撅栎准i 引擎 阱f 霉支撑环境 矮销流 o 删避系磊糊象统广弋舭广怫艇嬲现 图2 1 协同设计体系结构图 f i g 2 1c o l l a b o r a t i v ed e s i g na r c h i t e c t u r ed i a g r a m 一个比较完整协同设计系统中涉及的主要功能模块有： ( 1 ) 用户管理系统：在协同设计系统中，用户管理子系统为系统管理人员及协同设计 成员提供交互良好的管理界面和管理功能是必须的功能，比如修改协同设计成员权限以 及管理数据的完整等。 ( 2 ) 资源管理系统：因为协同设计系统中涉及的协同成员大多分布在不同的地域，因 此协同设计系统一般都是分布式的，其中涉及的资源也是多方面、复杂的，因此，协同 设计系统中提供一个专门用于管理系统资源的模块是很有必要的，资源管理模块在协同 设计系统中所占的位置是非常重要的。 ( 3 ) 项目管理系统：项目管理子模块用于协助整个协同设计系统进行一些复杂协同任 务中的比较宏观的管理功能，例如关键设计路径的规划选择、项目分解分配原则等等。 ( 4 ) 过程管理系统：过程管理系统模块主要用于管理协同设计过程，该模块可以协助 协同设计系统协调、解决协同设计过程中产生的一些问题，以便使得协同设计过程中各 环节的协同任务得以顺畅的进行。该模块在协同设计系统中所起的作用是相当重要的。 由上可知，在整个协同设计系统中，协同设计过程管理系统所占的地位是非常重要 的。协同产品设计过程是一个复杂的、动态的、不确定的协同过程，其中存在很多不确 定的因素，协同设计过程管理系统体系结构n 叫总体上可以分为三层：应用层、网络环境 层、资源层。协同设计过程管理系统的体系结构具体如图2 2 所示： 8 第二章协同设计过程管理系统中的相关观念及关键技术 图2 2 协同设计过程管理体系结构图 f i g 2 2 c o l l a b o r a t i v ed e s i g np r o c e s sm a n a g e m e n ta r c h i t e c t u r ed i a g r a m 2 2 工作流技术 2 2 1 工作流相关的概念 定义1 工作流啪h 2 ( w o r k f l o w ) ：目前出现的关于工作流的定义多种多样，其中最 被认可的一种是工作流管理联盟给出的工作流定义：全部或者部分，由计算机支持或自 动处理的业务过程，它根据一系列过程规则、文档、信息或任务能够在不同的执行者之 间进行传递与执行。 定义2 工作流管理乜1 ：工作流管理( w o r k f l o wm a n a g e m e n t ，w f m ) 指的是人与计算 机进行协同工作过程中的自动化协调、控制和通讯，在计算机化的业务过程上，通过在 运行工作流管理软件，使所有任务的执行都处于受控状态。 定义3 工作流管理系统瞳1 | ( w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，w f m s ) ：工作流管理系 统是指能够详细定义、管理并执行工作流的计算机软件系统，该系统运行在一个或若干 个个工作流引擎上，其中，工作流引擎负责解释对过程的定义、工作流的参与者的相互 作用，还可以根据需要调用其他的软件工具。被调用的这些软件的执行顺序由工作流逻 辑的计算机化的业务规则驱动。 在实际应用中运作的工作流管理系统，是一个人与计算机协调工作的协作系统。它 所包含的基本功能主要体现在如下几个方面口1 ： ( 1 ) 工作流的定义，其中主要包括定义好具体的活动、规则等。 ( 2 ) 遵循上述定义好的工作流来创建和运行实际的工作流。 ( 3 ) 监察、控制、管理运行中的业务，例如工作任务、工作量以及工作流进度的检察 9 基丁ji ：作流技术的协同设计过程管理系统研究 等。 总之，工作流技术是对工作中涉及的业务流程之间的任务如何恰当有效地组织在一 起的逻辑和规则在计算机中用恰当的模型表示出来并且对其进行实施计算的一种技术。 它是一种业务流程自动化技术。这种技术主要解决的问题是：为了实现一个或者若干 个业务的最终目标，在所有的业务参与者之间，利用计算机技术，按照某种预定义的规 则来自动传递文档、信息或者任务。简单地说，工作流就是一系列相互衔接、自动进行 的业务活动或任务。它需要计算机技术的支持去定义、执行和管理其中涉及的业务流程， 将业务流程中工作如何组织协调在一起的规则抽象出来，分离了具体工作的逻辑和流程 组织的逻辑乜1 。 如上所述，计算机支持的协同工作中涉及的协作人员遵从工作流管理系统的规则和 约定，设计和实现具体的业务流程。工作流技术具有很高的灵活性，能够适应企业对业 务流程变化的需要，适合被运用于协同设计过程的流程管理。 2 2 2 工作流管理系统参考模型 通过调用系统服务器端的工作流接口w a p i ( w o r k f l o wa p i s ) 可以访问工作流系 统中的服务，w a p i 主要包括过程定义、工作流执行服务、这些接口实现工作流软件与 其他系统模块间的交互。在工作流参考模型中共有五个接口，其中两个或者更多个接口 可能会同时拥有许多一样的功能，因此这些接口可以被看作是统一的服务接口，我们不 只单独的使用其中某个接口，而是可以交叉使用其中的若干个接口来支持工作流管理功 能。工作流管理联盟定义的工作流参考模型包括若干基本部件和五个基本接口瞳儿2 2 j ，具 体如图2 3 示： 囝 图2 3 工作流参考模型 f i g 2 3w o r k f l o wr e f e r e n c em o d e ld i a g r a m 工作流参考模型中大致有七个基本部件，具体如下所述乜1 ： 1 0 第二章协同设计过程管理系统中的相关观念及关键技术 ( 1 ) 过程定义：主要用来定义工作流程，并依据一定的数据格式规则为工作流引擎提 供解释。 ( 2 ) 工作流执行服务：这是工作流管理系统的核心部件，它主要是为工作流的运行提 供过程实例执行的运行环境。工作流执行服务不只可以通过借助一个或若干个工作流引 擎来激活并解释工作流流程定义，还可以用来创建、管理、执行工作流实例。并可以与 外部的应用程序进行交互，完成工作流过程实例的创建、执行以及管理职能。 ( 3 ) 管理和监视工具：该部件主要用来负责工作流的执行监控，监控管理工作流管理 系统中涉及的过程实例的状态，例如用户管理、审计管理、资源控制及角色管理等。 ( 4 ) 工作流客户应用：该部件主要是指执行者访问工作流的界面服务，工作流的参与 者通过工作流客户应用来参加工作流活动，获取自己应该完成的任务。 ( 5 ) 工作流引擎：该部件是过程定义的解释器，工作流执行服务的核心。主要用于负 责解释过程的定义、工作流的参与者的相互作用，还根据需要调用其他的软件工具。 ( 6 ) 被调应用程序：该部件是指工作流执行服务在过程实例的运行过程中，被调用的、 用来对应用数据进行处理的应用程序。它的详细信息经常在过程定义中包含。 ( 7 ) 其他工作流执行服务：在大型的工作流管理系统中，工作流可能需要多个工作流 引擎共同完成，这就涉及了工作流管理系统之间的互联，可以建立灵活的调用通道。 工作流参考模型中定义的五类接口瞳1 具体内容如下： ( 1 ) 接口l ：过程定义输入输出接口，该接口是工作流服务和工作流建模工具间的接口， 主要包括工作