【正文】 濟中處于十分重要的地位。并給出了部分重要業(yè)務(wù)流程的解決方案，例如如何建立協(xié)同關(guān)系、如何管理協(xié)同項目、如何管理項目文檔、項目流程的管理等等。它能夠針對稍縱即逝的市場機遇，快速組建產(chǎn)品開發(fā)動態(tài)聯(lián)盟，以更快的速度適應(yīng)市場和降低開發(fā)成本。摘要 產(chǎn)品開發(fā)作為制造企業(yè)中最具有創(chuàng)造力和最重要的因素，在全球化競爭和產(chǎn)品復(fù)雜程度不斷提高的今天，面臨著更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。而隨著 Inter 作為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺的成熟，基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的跨時空、跨企業(yè)、跨學(xué)科領(lǐng)域的協(xié)作產(chǎn)品開發(fā)正成為產(chǎn)品開發(fā)組織模式的必然發(fā)展趨勢。 本文建立了主機廠在網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計過程中的的業(yè)務(wù)模型，主要涉及到企業(yè)如何管理和發(fā)布企業(yè)的產(chǎn)品信息、協(xié)同項目的創(chuàng)建、項目的計劃、產(chǎn)品的配置、協(xié)同關(guān)系的建立、任務(wù)的分 解和發(fā)放以及任務(wù)的評審等。最后結(jié)合已有的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計平臺模擬驗證了本文所提出的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計業(yè)務(wù)流程的可行性，并展望了未來進一步的研究方向。據(jù)世界銀行《 99 年世行發(fā)展指標(biāo)》資料顯示， 1996 年 10 多個歐盟國家制造業(yè)增加值占 GDP 的比 重平均為22%， 1994 年，美國制造業(yè)占 GDP 的 22%。在制造業(yè)從最初的簡單手工業(yè)發(fā)展到上世紀(jì)中下葉的機械自動化大批量生產(chǎn)的過程中，從來沒有一個時期和最近半個世紀(jì)一樣，信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和變革中起著巨大的推動作用。然而，技術(shù)推進產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程，也是需求牽 引和技術(shù)先導(dǎo)作用交織的過程，其間不可避免地產(chǎn)生了一些亟待解決的問題，它們正在成為或已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界與工業(yè)界關(guān)注的焦點 。 以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的科學(xué)活動環(huán)境研究對未來的計算模式和科研活動產(chǎn)生了深刻的影響，同時也提出了挑戰(zhàn)，如：無序成長性與 動態(tài)有序性的統(tǒng)一；自治條件下的協(xié)同性及安全保證；異構(gòu)環(huán)境下的系統(tǒng)可用性和易用性；海量信息的結(jié)構(gòu)化組織與管理等。網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，引起了全球制造領(lǐng)域的極大關(guān)注。網(wǎng) 絡(luò)化制造涉及的技術(shù)問題多且內(nèi)容復(fù)雜，許多技術(shù)問題都有待于深入研究和解決。主要原因是：網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)有利于快速響應(yīng)市場機遇，有利于迅速組織人力、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。同時，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 信息和知識交換成為瓶頸。于是，利用現(xiàn)代計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，進行企業(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，取長補短，獲得整體優(yōu)化。虛擬企業(yè)是組織經(jīng)營活動的一種方法，這里，不同和獨立的合作伙伴建立一個企業(yè)聯(lián)盟來共享商業(yè)機遇，產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)不再局限于單個企業(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。但是，從總體上講，網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)的研究還不夠深入，缺乏系統(tǒng)的理論體系和支持工具，研究成果與實際需求尚有一定的差距。理論不可能產(chǎn)生在實踐之前，它需要實踐經(jīng)驗作為其構(gòu)成的基本要素；理論也不是產(chǎn)生在實踐的終點，因為它負有指導(dǎo)后續(xù)實踐使之有更多成功機 會的責(zé)任。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 重慶大學(xué) 劉飛教授給出網(wǎng)絡(luò)化制造的定義如下：“網(wǎng)絡(luò)化制造是基于網(wǎng)絡(luò)的制造企業(yè)的各種制造活動及其所涉及的制造技術(shù)和制造系統(tǒng)的總稱?！? 浙江大學(xué)祁國寧教授和顧新建教授對網(wǎng)絡(luò)化制造的理解為：“網(wǎng)絡(luò)化制造是制造業(yè)利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開展的產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計、制造、銷售、采購、管理等一系列活動之總稱。具有以下重要特征： 1)敏捷性 敏捷性是網(wǎng)絡(luò)化制造的核心思想之一。網(wǎng)絡(luò)化制造能夠提高企業(yè)的 1 緒論 3 創(chuàng)新產(chǎn)品研制生產(chǎn)能力、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，以最快的速度響應(yīng)市場和客戶的需求。按照網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)支持的協(xié)同范圍和層次，可以將協(xié)同分為企業(yè)間協(xié)同、供應(yīng)鏈協(xié)同、產(chǎn)品設(shè)計協(xié)同、產(chǎn)品制造協(xié)同、客戶和供應(yīng)商協(xié)同。 市場和產(chǎn)品是網(wǎng)絡(luò)化制造聯(lián)盟存在的先決條件，根據(jù)市場和產(chǎn)品的動態(tài)變化，網(wǎng)絡(luò)化制造聯(lián)盟隨之發(fā)生動態(tài)的變化。 顧新建 、 陳 芨熙 、 楊志雄 、 祁國寧對各種網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計方法進行綜合分析 , 根據(jù)不同的設(shè)計范圍、不同的產(chǎn)品信息需求深度和不同的產(chǎn)品設(shè)計方法 , 對網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計方法進行了分類比較 , 提出了這些方法在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。 韓敏 、 孫林夫在闡述汽車產(chǎn)業(yè)鏈概念及特征基礎(chǔ)上 , 著重介紹了基于 ASP 模式的汽車鏈協(xié)作平臺的設(shè)計目標(biāo)和定位 , 以 及平臺的系統(tǒng)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù) , 最后通過企業(yè)應(yīng)用分析證明平臺的可行性和有效性。開發(fā)了基于統(tǒng)一接口形式的 Web 服務(wù)發(fā)布向?qū)Ъ捌髽I(yè)資源管理系統(tǒng) ,通過在平臺建立私有 UDDI 注冊中心動態(tài)調(diào)用資源 ,形成分布式資源集成與資源管理框架 ,此集成框架已在 成都— 德陽 — 綿陽區(qū)域網(wǎng)絡(luò)化制造平臺中得到初步應(yīng)用。 周立新 、 汪 永超 、 陳珂 、 陳玲 等 通過對智能體應(yīng)用模型的研究，結(jié)合齒輪設(shè)計智能體的具體開發(fā)論述了智能體的構(gòu)建方式。 徐凡 、 梁爽針對現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的特點 , 充分考慮在網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造環(huán)境下 , 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) , 供應(yīng)鏈管理 , 生產(chǎn)模式之間的協(xié)調(diào) . 本文研究企業(yè)資源計劃特點 , 建立協(xié)同制造環(huán)境下的企業(yè)資 源計劃模型 。 早期的產(chǎn)品開發(fā)主要是對產(chǎn)品設(shè)計過程和方法的研究，形成了產(chǎn)品設(shè)計方法學(xué)理論，該理論主要有系統(tǒng)化設(shè)計流派、創(chuàng)新性設(shè)計流派和公理化設(shè)計流派。傳統(tǒng)的設(shè)計方法學(xué)揭示了設(shè)計過程的規(guī)律，對設(shè)計活動進行了抽象和概括，但隨著產(chǎn)品開發(fā)復(fù)雜性的增強和外部環(huán)境的快速變化，傳統(tǒng)設(shè)計方法學(xué)越來越顯示出其局限性，如無法解決產(chǎn)品設(shè)計中各種活動的沖突和協(xié)調(diào)問題、 無法揭示產(chǎn)品設(shè)計活動與產(chǎn)品數(shù)據(jù)之間的復(fù)雜關(guān)系、無法對產(chǎn)品開發(fā)密切相關(guān)的組織、資源、人員等進行有機的規(guī)劃。 協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)（ CPD）是隨著計算機信息技術(shù)和 CSCW 技術(shù)的不斷發(fā)展所提出的一種產(chǎn)品開發(fā)方法，在關(guān)于協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)的研究中，根據(jù)協(xié)同關(guān)注對象的 1 緒論 5 不同可以分為過程協(xié)同和數(shù)據(jù)協(xié)同兩個層次：過程協(xié)同的主要目標(biāo)是希望通過對產(chǎn)品開發(fā)過程進行建模，使開發(fā)活動有序進行，過程協(xié)同強調(diào)開發(fā)過程中任務(wù)的調(diào)度和安排；數(shù)據(jù)協(xié)同的主要目標(biāo)是對產(chǎn)品開發(fā)中協(xié)同的載體產(chǎn)品進行建模，使處于不同開發(fā)階段的人員能夠基于統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型進行協(xié)同工作，數(shù)據(jù)協(xié)同強調(diào)對數(shù)據(jù)對象的信息共享和并發(fā)控制，數(shù)據(jù)協(xié)同是過程協(xié)同的基礎(chǔ)。在此方向上不同應(yīng)用領(lǐng)域的國內(nèi)外學(xué)者提出了眾多的研究方法，因為學(xué)說之繁雜，致使有人專門來研究如何對這些學(xué)說進行整理。 過程建模是進行過程優(yōu)化和控制的基礎(chǔ)，也是進行過程協(xié)同的基礎(chǔ)。但是，這些模型和工具并未能很好地滿足用戶的客觀需求，因而，未能在工業(yè)界得到普遍認可和應(yīng)用，過程建模方法仍然值得深入研究。 Steward 提出用設(shè)計結(jié)構(gòu)矩陣對具有回路信息要求的眾多變量進行排序，并給出了找出耦合集合打破循環(huán)的方法； Eppinger 等人發(fā)展了 Steward 的設(shè)計結(jié) 構(gòu)系統(tǒng)，他們提出的算法考慮了工程的技術(shù)結(jié)構(gòu)，不僅能將任務(wù)重新排序，而且能將某些任務(wù)簡化或分解成小的子任務(wù)，避免了設(shè)計的瓶頸； Kusiak 采用矩陣分析方法，通過將設(shè)計過程分解，對設(shè)計活動運用聚類（ Cluster Identification）算法和分支定界（ Branch and Bound）算法使任務(wù)子集之間具有最小的依賴關(guān)系以提高過程的并發(fā)性。由于產(chǎn)品開發(fā)過程的復(fù)雜性，上述分析方法需要對產(chǎn)品開發(fā)過程進行了一定程度的簡化，因而與實際的情況有相當(dāng)?shù)牟罹唷? 基于過程模型的產(chǎn)品開發(fā)過程真正開始后，任務(wù)調(diào)度和資源分配是保證開發(fā)過程有序進行的關(guān)鍵。但是產(chǎn)品開發(fā)過程具有不確定性和多樣性，因而靜態(tài)調(diào)度并不能滿足實際需要。 1 緒論 6 為 了加快產(chǎn)品開發(fā)過程，工作流技術(shù)被用來驅(qū)動整個產(chǎn)品開發(fā)過程的運行，實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)過程的自動化。目前國際上有較大影響的工作流系統(tǒng)包括美國佐治亞大學(xué)研制的 Meteor 系統(tǒng)、美國普度大學(xué)開發(fā)的CORBAflow 系統(tǒng)、土耳其中東大學(xué)開發(fā)的 METUFlow 系統(tǒng)等。工作流技術(shù)作為計算機支持的協(xié)同工作的一種重要使能技術(shù)，在支持協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)中扮演著重要角色。目前的工作流適合于那些過程可以事先明確定義，執(zhí)行時只需要簡單實例化的場合。目前的工作流技術(shù)在支持復(fù)雜產(chǎn)品開發(fā)過程方面還存在以下不足： 1) 工作流模型只能描述如辦公自動化中電子郵件或文檔等簡單的工作流，而不能描述工程設(shè)計等復(fù)雜過程處理。例如，在異構(gòu)環(huán)境中， IBM 的 FlowMark 不提供 API 接口以支持一個工作流的輸出，作為下一個工作流的輸入。 4) 大多數(shù)現(xiàn)有工作流軟件只適合于小團體和輕負載，缺乏有效的后備機制，不具備強的故障恢復(fù)能力 ，達不到復(fù)雜環(huán)境下的應(yīng)用要求。 1 緒論 7 課題意義 目 前 ,我國眾多機械制造企業(yè)中 ,大型企業(yè)約占 2%,中小企業(yè)約占 98%。新產(chǎn)品立項以后 ,整機廠首先進行項目階段規(guī)劃 ,編制具體的項目計劃 ,然后發(fā)布項目任務(wù) ,并向配套廠提供與設(shè)計相關(guān)的技術(shù)文檔 ,要求其參照執(zhí)行?；诨ヂ?lián)網(wǎng)的“企業(yè)間網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計與管理平臺” (以下簡稱協(xié)同平臺 )采用ASP 應(yīng)用服務(wù)提供商的模式向平臺用戶提供服務(wù)。 章節(jié)安排 全文 共分為四個章節(jié)，每部分的內(nèi)容如下： 第一章 介紹了本文的研究背景，指出技術(shù)進步和外部環(huán)境的變化必然導(dǎo)致新方法、新理論、新技術(shù)的產(chǎn)生。回顧、分析了當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域的研究狀況，明確本文的研究重點和主要內(nèi)容。詳細的描述了主機廠在網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同 設(shè)計制造系統(tǒng)中怎么開展業(yè)務(wù)，在協(xié)同項目創(chuàng)建后如何選擇自己的供應(yīng)商和零部件廠商，如何通過協(xié)同設(shè)計平臺很好地組織零部件廠商進行協(xié)同項目，控制項目進度，最終完成協(xié)同項目。 第三章針對第二章中的業(yè)務(wù)流程，從平臺實現(xiàn)的角度給出了部分重要環(huán)節(jié)的解決方案。驗證了第章 中協(xié)同設(shè)計制造業(yè)務(wù)流程的可行性。 2 面向主機廠的 協(xié)同設(shè)計業(yè)務(wù)建模 8 2 面向 主機廠 的 協(xié)同設(shè)計業(yè)務(wù)建模 面向主機廠的減速器協(xié)同設(shè)計實例 現(xiàn)代產(chǎn)品的復(fù)雜度越來越來高，更新?lián)Q代的速度也越來越快，主機廠要想快速的開發(fā)出自己的產(chǎn)品，搶占市場，滿足消費者日益增長的需求，協(xié)同設(shè)計作為一種新的設(shè)計理念，自然成為主機廠的首選。 現(xiàn)在重慶減速器廠 A 需要為某帶式運輸機設(shè)計一減速器 ，重慶減速器廠 A根據(jù)設(shè)計任務(wù)書中 運輸帶工作拉力 F， 運輸帶工作速度 V， 輸送帶滾筒直徑 D，先選擇電動機的類型，再根據(jù) 工作機械所需功率 Pw 計算出 電動機所需功率 Pd，確定電動機的具體型號和轉(zhuǎn)速。最后確定傳動裝置的運動及動力參數(shù)，包括各軸的轉(zhuǎn)速、 各軸輸入功率 、 各軸轉(zhuǎn)矩 。初步分為箱體的設(shè)計、軸系的設(shè)計和減速器附件的設(shè)計，如圖 所示。 軸系的外包設(shè)計有任務(wù)輸入和任務(wù)輸出，其中任務(wù)輸入為每根軸的轉(zhuǎn)速、輸入功率和扭矩，還包括預(yù)計將與重慶減速器廠 A 和零配件廠 C 的交互內(nèi)容，比如軸承的選取、端蓋與軸之間密封圈的選取以及與主機廠關(guān)于箱體外形尺寸的交互等。 減速器附件的外包設(shè)計同樣也有任務(wù)輸入和任務(wù)輸出，其中任務(wù)輸入包括每根軸的設(shè)計參數(shù)和箱體的外形尺寸。 重慶減速器廠 A 完成上述總體設(shè)計后，在協(xié)同電子商務(wù)網(wǎng)上查找滿足自己要求的零配件廠商，邀請加入自己的協(xié)同項目，成為自己的供應(yīng)商；或者寫好自己的需求信息，在協(xié)同電子商務(wù)網(wǎng)上發(fā)布，讓零配件廠商自己找上門，然后主機廠從這些零配件廠商中挑選合適的零配件廠商成為自己的供應(yīng)商。軸 系的設(shè)計完成后，減速器的箱體設(shè)計和附件設(shè)計就要 2 面向主機廠的 協(xié)同設(shè)計業(yè)務(wù)建模 9 開始了，重慶減速器廠 A 參考軸系的設(shè)計數(shù)據(jù)和箱體的設(shè)計數(shù)據(jù)寫好減速器附件的設(shè)計任務(wù)書，并將其發(fā)給零配件廠 C，同樣給其限定任務(wù)完成時間。 重慶減速器廠 A 拿到所有的設(shè)計數(shù)據(jù)后，開始虛擬裝配，當(dāng)發(fā)現(xiàn)沖突后，分析到底是哪里有錯，然后通知相關(guān)企業(yè)開會討論如何解決沖突，最終確定解決方案，完成項目的設(shè)計任務(wù)。其總部設(shè)在重慶市沙坪壩區(qū)，現(xiàn)有員工 300 多人。減速器任務(wù)書如下所示： 設(shè)計帶式輸送機的傳動系統(tǒng)，采用兩級圓柱直齒齒輪減速器傳動。 重慶減速器廠 A 接到上述設(shè)計任務(wù)書后組織人員完成總體設(shè)計，傳動方案如圖 所示，計算過程如表 所示。 二 、 計 算和選擇電動機的容量 1．求工作機械所需功率 wP F D 4 0 0 0 4 5 0T = = = 9 0 0 N m 2 2 1 0 0 0? ?? 2020 60 3 m i 450wnr???? ?主 執(zhí) 行 機 構(gòu) —— 主執(zhí)行機構(gòu)的傳動效率，取 ? ?主 執(zhí) 行 機 構(gòu) ； 由方案可得 9 0 0 8 4 . 9 3 8 . 69 5 5 0 9 5 5 0 0 . 9 3ww wTnP K W? ?? ? ?? 2．求電動機所需功率 dP wdaPP ?? 32a? ? ? ? ? ?? V帶 剛 聯(lián) 減 速 器 齒軸 承 式中 a? —— 電動機至主執(zhí)行機構(gòu)沖頭的傳動總效率 ?V帶 —— V 帶