【正文】 2 面向主機(jī)廠的 協(xié)同設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)建模 22 協(xié)同項(xiàng)目中 任務(wù)的審核和 沖突的解決 任務(wù)發(fā)放出去后，各廠家組織人員開始設(shè)計(jì)工作，初步完成設(shè)計(jì)后，將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)提交給重慶減速器廠 A，重慶減速器廠 A 對(duì)各配件廠提交的數(shù)據(jù)進(jìn)行審核，填寫項(xiàng)目審核意見，軸系的項(xiàng)目審核樣表如表 所示。 針對(duì)上述流程，本文將用 UML建立面向主機(jī)廠的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)模型。因此，在 UML 中匯入了面向?qū)ο箢I(lǐng)域中很多人的思想。 UML 的應(yīng)用領(lǐng)域 UML 的目標(biāo)是以面向?qū)ο髨D的方式來描述任何類型的系統(tǒng)，具有很寬的應(yīng)用領(lǐng)域。在需求分析階段，可以用用例來捕獲用戶需求。在分析階段，只對(duì)問題域的對(duì)象（現(xiàn)實(shí)世界的概念）建模，而不考慮定義軟件系統(tǒng)中技術(shù)細(xì)節(jié)的類（如處理用戶接口、數(shù)據(jù)庫、通訊和并行性等問題的類）。因?yàn)樵谠缙陔A段，模型僅僅是理解和分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的工具，過早考慮編碼問題十分不利于建立簡單正確的模型。 總之，標(biāo)準(zhǔn)建模語言 UML 適用于以面向?qū)ο蠹夹g(shù)來描述任何類型的系統(tǒng)，而且適用于系統(tǒng)開發(fā)的不同階段，從需求規(guī)格描述直至系統(tǒng)完成后的測試和維護(hù)。企業(yè)信息及產(chǎn)品的信息發(fā)布就顯得尤為重要。于是，利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，進(jìn)行企業(yè)間的合作和同盟，以便充分利用各自的資源和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，取長補(bǔ)短，獲得整體優(yōu)化。 為便于在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中管理項(xiàng)目，需要有一套編碼系統(tǒng)來對(duì)項(xiàng)目中的產(chǎn)品、單據(jù)、合同、訂單等進(jìn)行編碼，編碼有繼承碼、預(yù)置碼、分組碼、占位碼、常規(guī)碼 2 面向主機(jī)廠的 協(xié)同設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)建模 25 和流水碼組成，在編碼規(guī)則的約束下，由編碼器對(duì)編碼對(duì)象自動(dòng)編碼。常識(shí)告訴我們，工作 網(wǎng) 絡(luò) 化 協(xié) 同 設(shè) 計(jì) 平 臺(tái)主 機(jī) 廠協(xié) 同 會(huì) 議我 的 任 務(wù)流 程 管 理企 業(yè) 信 息 維 護(hù)B O M 管 理基 礎(chǔ) 數(shù) 據(jù) 管 理協(xié) 同 項(xiàng) 目變 更 管 理統(tǒng) 計(jì) 報(bào) 表協(xié) 同 關(guān) 系文 檔 管 理編 碼 管 理 圖 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計(jì)面向主機(jī)廠用例圖 2 面向主機(jī)廠的 協(xié)同設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)建模 26 市 場 調(diào) 查外 協(xié) 或零 配 件廠主 機(jī) 廠收 集 市 場 信 息 ， 分 析 新 的 市 場 需 求開 發(fā) 新 的 產(chǎn) 品項(xiàng) 目 創(chuàng) 建項(xiàng) 目 計(jì) 劃產(chǎn) 品 配 置項(xiàng) 目 團(tuán) 隊(duì)任 務(wù) 發(fā) 放任 務(wù) 管 理任 務(wù) 評(píng) 審{ 產(chǎn) 品 開 發(fā) 流 程 : }零 配 件 廠 商 數(shù) 據(jù) : 未 指 定 產(chǎn) 品 虛 擬 展 廳 : 未 指 定 數(shù) 據(jù) 準(zhǔn) 備供 應(yīng) 商 管 理任 務(wù) 確 認(rèn)任 務(wù) 輸 出任 務(wù) 更 改評(píng) 審 合 格項(xiàng) 目 文 檔評(píng) 審 不 合 格{ }任 務(wù) 協(xié) 商提 交協(xié) 同 變 更 ， 協(xié) 同會(huì) 議打 回 圖 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計(jì)面向主機(jī)廠活動(dòng)圖 的內(nèi)容越是復(fù)雜，參與實(shí)施計(jì)劃的行為主體和涉及的環(huán)節(jié)越多，越需要計(jì)劃性 。所以計(jì)劃對(duì)工作既有指導(dǎo)作用，又有推動(dòng)作用 。人們對(duì)產(chǎn)品的需求也變的越來越個(gè)性化，產(chǎn)品的復(fù)雜度越來越大，單個(gè)企業(yè)完整地設(shè)計(jì)某個(gè)產(chǎn)品已不能滿足日益激烈的市場競爭。供應(yīng)商的查找大致可以分為以下幾種： 第一種是主機(jī)廠產(chǎn)品信息配置好之后，將具體要求 寫成招標(biāo)書，發(fā)布到協(xié)同商務(wù)網(wǎng)上，供應(yīng)商看到供求信息后，分析標(biāo)書，確定是否投標(biāo)。主機(jī)廠直接與他們聯(lián)系，看他們有沒有合作意向，如果談成，就可以簽 訂合同。 企業(yè)資源從狹義上來講包括物料、設(shè)備、人員、工具及場地等。如圖 所示： 圖 企業(yè)資源 任務(wù)的分解和發(fā)放 協(xié)同關(guān)系建立后，主機(jī)廠需要將項(xiàng)目分解為很多的子任務(wù)，每個(gè)任務(wù)的 名稱、代號(hào)、負(fù)責(zé)人、任務(wù)執(zhí)行人、任務(wù)描述 、任務(wù)執(zhí)行時(shí)間 等各項(xiàng)屬性 都要填寫清 楚，便于配件廠執(zhí)行。但企業(yè)間不僅存在合作關(guān) 系，同時(shí)也存在競爭關(guān)系，企業(yè)不可能講自己的一切都共享給別人，比如核心技術(shù)、資金等，所以在協(xié)同設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)中就涉及到了一個(gè)協(xié)同資源的概念，供應(yīng)商 (零配件廠商 )將企業(yè)內(nèi)的資源分好類后，用特定的語言描述，然后發(fā)布到網(wǎng)上。 第三種是主機(jī)廠在完成總體設(shè)計(jì)后，主動(dòng)在協(xié)同商務(wù)網(wǎng)上找尋合作伙伴。主機(jī)廠收到眾多供應(yīng)商的標(biāo)書后，初步篩選出一些企業(yè)作為候選對(duì)象，進(jìn)行實(shí)地考察和進(jìn)一步的商談，最終確定協(xié)同關(guān)系，簽訂合同。主機(jī)廠做完總體設(shè)計(jì)后，就要確定那些是核心部件，要自己加工，那些需要外協(xié)，那些需要外購標(biāo)準(zhǔn)件。 在我國，據(jù)《科技日?qǐng)?bào)》資料顯示， 2020 年制造業(yè)在工業(yè)中的比重為 %，占 GDP 比重 %。 有了計(jì)劃，工作就有了明確的目標(biāo)和具體的步驟，就可以協(xié)調(diào)大家的行動(dòng)，增強(qiáng)工作的主動(dòng)性，減少盲目性，使工作有條不紊地進(jìn)行。它是人們?cè)诙囝I(lǐng)域、多層次上使用的一種自覺的行為。虛擬企業(yè)是組織經(jīng)營活動(dòng)的一種方法，這里，不同和獨(dú)立的合作伙伴建立一個(gè)企業(yè)聯(lián)盟來共享商業(yè)機(jī)遇，產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)不再局限于單個(gè)企業(yè)中，產(chǎn)品的開發(fā)過程更需要多領(lǐng)域，多學(xué)科的人員參與。同時(shí)，企業(yè)間的兼并和收購成為激烈競爭的必然結(jié)果，這使得企業(yè)規(guī)模急劇膨脹，其內(nèi)部生產(chǎn)、管理和決策支持系統(tǒng)多種多樣，系統(tǒng)間 的信息和知識(shí)交換成為瓶頸。網(wǎng)絡(luò)化協(xié) 同設(shè)計(jì)主機(jī)廠用例圖和活動(dòng)圖如圖 和圖 所示。系統(tǒng)通常需要經(jīng)過單元測試、集成測試、系統(tǒng)測試和驗(yàn)收測試。 編程（構(gòu)造）是一個(gè)獨(dú)立的階段，其任務(wù)是用面向?qū)ο缶幊陶Z言將來 自設(shè)計(jì)階段的類轉(zhuǎn)換成實(shí)際的代碼。分析階段主要關(guān)心問題域中的主要概念（如抽象、類和對(duì)象等）和機(jī)制，需要識(shí)別這些類以及它們相互間的關(guān)系，并用 UML 類圖來描述?？傊?UML 是一個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn)建模語言，可以對(duì)任何具有靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)行為的系統(tǒng)進(jìn)行建模。 （ 3） UML 在演變過程中還提出了一些新的概念 在 UML 標(biāo)準(zhǔn)中新加了模板 (Stereotypes)、職責(zé) (Responsibilities)、擴(kuò)展機(jī)制(Extensibility mechanisms)、線程 (Threads)、過程 (Processes)、分布式 (Distribution)、并發(fā) (Concurrency)、模式 (Patterns)、合作 (Collaborations)、活動(dòng)圖（ Activity diagram）等新概念，并清晰地區(qū)分類型 (Type)、類 (Class)和實(shí)例 (Instance)、細(xì)化(Refinement)、接口 (Interfaces)和組件 (Components)等概念。 （ 2） UML 還吸取了面向?qū)ο蠹夹g(shù)領(lǐng)域中其他流派的長處 ，其中也包括非OO 方法的影響。 項(xiàng)目進(jìn)入虛擬裝配階段后，所有的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)都集中到了重慶減速器廠 A 那里，重慶減速器廠 A 開始對(duì)各配件廠提交的三維模型進(jìn)行虛擬裝配，如果發(fā)現(xiàn)問題，比如軸的長度和箱體的寬度不符、端蓋的外形與箱體的數(shù)據(jù)不符、兩根軸的距離與箱體上距離有差別導(dǎo)致了齒輪嚙合不正常等。 ② 機(jī)壁 機(jī)壁厚度為 10mm，機(jī)壁為長 715mm,寬 305mm. ③ 底座 有底座螺釘為 M20 查表知底座邊緣長為 C1+C2=26+24=50mm 故底座長640mm,寬為 305+50+50=405mm。 內(nèi)腔長度： 輸出軸上齒頂圓直徑為 ，半徑取整約為 162mm，齒頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離取 13mm。 圖 箱體二維簡圖 由軸的設(shè)計(jì)知所用軸承依次為 7309AC（輸入）， 7309AC（中間）， 7314AC（輸出） 箱體厚， 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值 取 10mm。 董元發(fā) 2020 年 4 月 30 日 減速器的附件 設(shè)計(jì)任務(wù)書 表 任務(wù)執(zhí)行企業(yè)：零配件廠 C 設(shè)計(jì) 減速器的 附件 ， 包括 除箱體和軸系外的所有附件 。任務(wù)書是配件廠的任務(wù)輸入，他們的任務(wù)輸出就是所有的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，包括設(shè)計(jì)說明書和三維模型。其中箱體由主機(jī)廠負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，將軸系的設(shè)計(jì)外包給零配件廠 B，減速器附件的設(shè)計(jì)外包給零配件廠 C。 取 ? ，則 21 2 i i i? ? ? 為使 V 帶傳動(dòng)外廓尺寸不致過大，取 3i ?帶 。 圖 傳動(dòng)方案的擬定 2 面向主機(jī)廠的 協(xié)同設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)建模 10 減速器總體設(shè)計(jì) 表 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 與 說 明 運(yùn)輸帶工作拉力 F=4KN 運(yùn)輸帶工作速度 V=輸送帶滾筒直徑 D=450mm 一 、 選擇電動(dòng)機(jī)的類型 按工作要求和條件，選用 Y 系列一般用途的全封閉式自扇冷鼠籠三相異步電動(dòng)機(jī)。現(xiàn)應(yīng)某帶式輸送機(jī)廠商要求需要 設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，采用兩級(jí)圓柱直齒齒輪減速器傳動(dòng) 。外協(xié)廠的數(shù)據(jù)同樣要經(jīng)過審核才能算完成設(shè)計(jì)任務(wù)。任務(wù)輸出為各附件的設(shè)計(jì)參數(shù)，比如軸承端蓋、各種螺栓、聯(lián)軸器、油 標(biāo)及軸承的選取。其中箱體有主機(jī)廠自己設(shè)計(jì)，軸系的設(shè) 計(jì)外包給零配件廠 B 完成， 附件的設(shè)計(jì)外包給零配件廠 C 完成。然后根據(jù)帶輪速度和電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速， 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比并分配各級(jí)傳動(dòng)比 ，并確定傳動(dòng)形式。 第五章結(jié)合減速器案例總結(jié)了全文的主要工作內(nèi)容及平臺(tái)的應(yīng)用效果，對(duì)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造所需要進(jìn)一步研究的工作做了展望。然后利用 UML 建模工具建立了面向主機(jī)廠的協(xié)同設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)模型。在分析現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從過程協(xié)同和數(shù)據(jù)協(xié)同兩個(gè)層次對(duì)協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)的相關(guān)研究進(jìn)行了系統(tǒng)的綜述。此間 ,就涉及到了大量的項(xiàng)目協(xié)同、技術(shù)協(xié)同、資源協(xié)同需求。 課題來源及研究目的與意義 課題來源 課題 來源 為 國家 863 計(jì)劃先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域目標(biāo)導(dǎo)向課題（ 2020AA04Z1B1） 課題目的 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計(jì)制造是未來的趨勢(shì)，對(duì)企業(yè)快速開發(fā)產(chǎn)品，搶占市場有著舉足重輕的作用，但業(yè)務(wù)流程的再造也是很重要的環(huán)節(jié)，本文主要針對(duì)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計(jì)過程的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行建模，并給出了軟件的技術(shù)架構(gòu)的解決方案，以滿足企業(yè) 快速響應(yīng)市場機(jī)遇，迅速組織人力、物力資源，開發(fā)出質(zhì)量優(yōu)、成本低的新產(chǎn)品，贏得市場競爭 。 2) 不能提供很好的互操作性。但是，產(chǎn)品開發(fā)過程具有的不確定性和創(chuàng)造性的特點(diǎn)給工作流技術(shù)帶來了挑戰(zhàn)。工作流管理一直是企業(yè)界和學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點(diǎn)領(lǐng)域， 1993 年，國際上專門成立了工作流管理聯(lián)盟（ WFMC），按 WFMC 的定義，工作流是一類能夠完全或者部分自動(dòng)執(zhí)行的經(jīng)營過程，根據(jù)一系列過程規(guī)則，文檔、信息或任務(wù)能夠在不同執(zhí)行者之間傳遞、執(zhí)行。已有大量文獻(xiàn)研究了如何依據(jù)過程模型，在資源約束條件下將任務(wù)事先分配給開發(fā)人員，即任務(wù)的靜態(tài)調(diào)度。上述算法的缺陷是在任務(wù)數(shù)量較多時(shí)，復(fù)雜性迅速增加。過程建模方法從模型建立的形式上看，可以分為三類：第一類為基于語言的方法，如ULYSSES 框架用 Script 語言來描述設(shè)計(jì)任務(wù)；第二類為基于圖形的方法，其中包括了有向圖、網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃和 Petri Net 等方法；第三類為基于知識(shí)的方法，如Minerrs 采用了基于知識(shí)的設(shè)計(jì)流描述和管理開發(fā)過程。 在過程 協(xié)同的研究方面，過程建模、優(yōu)化和控制一直以來都吸引著眾多研究者的關(guān)注，過程模型也是過程協(xié)同實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵所在。系統(tǒng)化設(shè)計(jì)流派以德國 Pahl 和 Beitz為代表，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)進(jìn)程的模式化、調(diào)理性和準(zhǔn)則性，其特點(diǎn)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)非常規(guī)范，設(shè)計(jì)過程的邏輯性強(qiáng)；創(chuàng)新性設(shè)計(jì)流派以美國 Serieg 和 Johnson 為 代表，他們認(rèn)為設(shè)計(jì)是一項(xiàng)創(chuàng)造性活動(dòng)，而程序化的設(shè)計(jì)步驟將扼殺產(chǎn)品的創(chuàng)新性；公理化設(shè)計(jì)流派以英國的 Nam Suh 為代表，他在其著作《設(shè)計(jì)原理》提出了兩條設(shè)計(jì)公理，即保持功能獨(dú)立性的獨(dú)立性公理和信息最小化的信息公理，公理化設(shè)計(jì)將設(shè)計(jì)過程看作功能要求的開發(fā)，把這些要求通過設(shè)計(jì)矩陣映射成設(shè)計(jì)參數(shù)，然后再映射成制造過程變量。并從產(chǎn)品設(shè)計(jì)智能化和自動(dòng)化的角度提出了基于智能體技術(shù)研制產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)的思想，分析了智能體間協(xié)同和通訊的關(guān)鍵技術(shù)，以及業(yè)務(wù)流程分階段控制的結(jié)構(gòu)化建模方法，建立了電控閥門產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例，從而實(shí)現(xiàn)了新產(chǎn)品開發(fā)任務(wù)的分布式協(xié)同求解。 王淑營 、 趙慧娟 、 孫林夫?qū)^(qū)域網(wǎng)絡(luò)化制造 ASP服務(wù)平臺(tái)資源集成方法進(jìn)行了研究 ,提出了基于 Web 服務(wù)技術(shù)的區(qū)域制造資源集成框架 ,分析了適用于 ASP 服務(wù)平臺(tái)與 Web 站點(diǎn)間集成的分布式資源管理與集成方案 ,以及適用于 ASP 服務(wù)平臺(tái)與企業(yè)資源集成的企業(yè)資源管理與資源集成方案。 4)集成性 由于資源和決策的分散性特征，要充分發(fā)揮資源的效率，就必須將制造系統(tǒng)中各種分散的資源能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)集成，分散資源的高效集成是網(wǎng)絡(luò)化制造的目標(biāo)之一。 2)協(xié)同性 網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)應(yīng)用的主要技術(shù)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)協(xié)同，通過協(xié)同的方法和手段來提高企業(yè)間合作的效率，縮短產(chǎn)品開發(fā)周 期，降低制造成本，降低整個(gè)供應(yīng)鏈的交貨周期。” 網(wǎng)絡(luò)化制造中網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的根本功能是為制 造系統(tǒng)和制造過程提供一種快速方便的信息交互手段和環(huán)境，因此網(wǎng)絡(luò)化制造的基本內(nèi)涵特征是基于網(wǎng)絡(luò)的信息的快速傳輸和交互。本論文針對(duì)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)業(yè)務(wù)流程和軟件技術(shù)架構(gòu)進(jìn)行了深入的研究 。 上述產(chǎn)品開發(fā)模式隨著 Inter 變成網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺(tái)而越來越具 有可實(shí)現(xiàn)性。而且，隨著現(xiàn)代產(chǎn)品的復(fù)雜度和技術(shù)含量的提高，單一企業(yè)常常受到技術(shù)和