协同开发环境中项目管理与工作流管理的集成

发布时间：2016-07-04 04:02

  本文关键词：协同开发环境中项目管理与工作流管理的集成，由笔耕文化传播整理发布。

中国机械工程第14卷第13期2003年7月上半月

文章编号:1004-132Ⅹ(2003)13-1122-04

协同开发环境中项目管理与工作流管理的集成

孔建寿　张友良　汪惠芬　陈石灵

　　　　摘要:通过对分布式协同产品开发过程管理的需求分析,结合分布式项

目管理系统和工作流管理技术,提出了一种适用于协同产品开发环境的层次化过程管理模式。给出了项目管理系统与工作流管理系统的集成框架,通过共享数据库的方式和对任务模型及其结构的设计研究,实现了分布式项目管理系统与工作流管理系统的信息集成和功能集成,为实现异构、自治、分布的协同产品开发环境中的过程管理提供了有力支持。

关键词:协同产品开发;过程管理;项目管理;工作流

中图分类号:TP399　　　文献标识码:A

　　协同产品开发过程的管理要比传统的产品开发管理方式更为复杂,因此需要一种应用工具用于支持面向过程的管理技术的实施。本文通过对分布式项目管理技术(PM)和工作流管理技术(Workflow)的分析,提出了一种协同产品开发过程的层次化管理模式,并研究了PM与Workflow的集成技术。

容,具有明确的开始时间和结束时间;Workflow是管理具体产品开发的业务过程,即协同产品开发所涉及的所有活动应在什么时间、什么地点、由谁、使用什么工具、执行什么样的操作规则。

(3)实施角度不同　PM主要从协同产品开发的目标规划角度对实施过程所涉及的人员、费用、进度等进行优化、协调和控制等,可以认为它是属于企业管理的范畴;而Workflow则主要从协同产品开发的应用实施角度研究业务流程建模及运行控制等,属于过程自动化的范畴。

上述差异本质上是由于两者管理层次的不同所造成的。因此,如何将PM与Workflow有机地集成起来共同完成协同产品开发的过程管理是十分重要的研究内容。

1.2　协同产品开发的一种层次管理模式

协同产品开发是一项复杂的工程项目,涉及产品开发的各个方面。从技术角度看,不管协同产品开发过程多么复杂,都可以应用PM中的项目层次分解来简化协同产品开发过程的管理。如某一产品开发项目P可以沿项目纵向分解为

P=

孔建寿　副教授

1　过程管理技术分析

与产品协同开发过程管理密切相关的技术有PM、Workflow和PDM等,三者在协同产品开发过程中的作用各不相同,PM用于描述协同产品开发的一种组织结构,Workflow用于描述协同产品开发过程的一种业务流程,而PDM用于描述协同产品开发的一种集成化产品数据的管理。三者各有所长,具有很强的互补性,如何将这些技术综合起来,开发一个集成化的产品开发过程管理系统,无疑具有重要的工程实用意义1.1　PM与Workflow技术分析异:

(1)目标不同　PM目标是在限定的时间和成本约束条件下,保质保量地完成项目;而Work-flow的目标则是将业务过程的部分或全部计算机化或自动化。

(2)管理对象不同　PM管理的是协同产品开发所涉及的工期、资源、进度、成本及质量等内

收稿日期:2002—04—22　　修回日期:2002—10—25

基金项目:国家863高技术研究发展计划资助项目(2001AA411030);国防预研基金资助项目(41318.1.1.5)

[1,2]

。

两者都属于过程管理的范畴,但存在如下差

??

Pi　　i=1,2,…,n(1)

??

Pi子项目集合就构成了协同产品开发的

一种分布式组织结构,即每个子项目在逻辑上对应于一个集成产品开发团队(IPT)。子项目还可

根据协同产品开发过程的需要进一步分解成具有一定粒度的多个任务,即

Pi=

??

Tij　i=1,2,…,n;j=1,2,…,m(2)

式中,Tij为第i项子项目下的第j项任务。

因此,一个复杂的协同产品开发项目P最终可通过层次分解转变成一个任务集合体??Tij。

协同开发环境中项目管理与工作流管理的集成——孔建寿　张友良　汪惠芬等

可见,一个项目可由如下三元组来描述

P=〈T,R,C〉

(3)

式中,T为n×m项任务的集合,它隐含了用于完成整个任务集的n个IPT;R为任务间的一种逻辑/时序的偏序关系,它可以通过项目建模模块把协同产品开发过程中的内在相关“宏观过程”序列映射为任务执行时的一种调度规则;C为协同产品开发进度、质量和成本的集合。

操作序列。这种根据协同产品开发过程的层次化抽象的最大好处在于可将协同产品开发的应用逻辑和过程逻辑进行分离,从而可以在不修改具体功能的实现而只需修改任务模型即可改变项目的

执行流程,以提高过程管理的柔性,适应不同项目的具体应用需要。

1.3　PM与Workflow集成需求分析

良好的过程管理能力是协同产品开发获得成功的关键因素之一。通过将分布式PMS与Workflow的集成,可以克服项目管理中无任务执行引擎、任务逻辑模型中无法描述项目反馈、循环以及项目监控非实时性等不足。项目监控通常是由管理人员将项目分解为多个任务,并在任务之间预先设立“里程碑”(milestone)的方式来实现,对于项目管理人员而言,项目中的任务都是内部不可见的“黑箱”,只有在“里程碑”处,项目的进展才是清楚、可视的,这显然不利于在过程管理中及时发现问题、解决问题。PM与Workflow集成的目标就是如何能够在两者之间实现紧密集成,将项目中任务的内部过程“可视化”,即将具体的产品开发业务过程与特定的项目管理相联系,获取大量实时数据,提高协同产品开发过程的管理效率。另一方面,通过PM与Workflow的集成,可以克服Workflow中缺乏对任务工期优化、成本

协同产品开发强调的是群体工作方式,因此

除了对复杂项目按PM进行分解简化管理外,在产品开发的不同阶段、不同IPT之间需要传输大量产品设计信息,即数据流程。如何根据产品开发业务流程来组织和控制产品设计数据流程的高效运行便是Workflow的研究重点。本文提出一种协同产品开发过程管理的层次模式,见图1

。

图1　协同产品开发的层次管理模式

控制及多工作流系统之间的相互协调等不足,

因为在Workflow中一般不提供过程的进度跟踪、成本控制等,也难以描述因产品开发过程中设计的更改所引发的成本变化以及因资源欠缺造成的任务拖延等现象。因此,PM与Workflow的集成为全面实施协同产品开发过程管理提供了一种有效的支持技术。

[3]

图1中,项目层是协同产品开发过程的最高层次的抽象,它直接服务于协同产品开发实施总目标;子项目层是一种基于IPT群体协同工作方式的逻辑结构层,它从组织上保证产品协同开发的敏捷性和并行性;任务层是从粗粒度上对项目进行的一种划分,面向参与协同产品开发过程的某一协作群体;最底层的活动层是从细粒度上依据不同任务的不同要求进行划分的,面向参与产品开发的特定角色。整个协同产品开发过程管理是由上层的PM和下层的Workflow所组成,上层的PM主要完成项目的“宏观过程”管理,下层的Workflow则主要完成“微观过程”的管理。

由图1可知,从项目层到任务层表现为完成复杂协同产品开发时群体成员之间的分工与合作,而从任务层到活动层则表现为完成具体任务时小组之间交互行为的协调。通过对协同产品开发过程不同层次的抽象,可以将某一具体协同产品开发项目看成是由多个IPT组织管理的一个彼此相关的任务集合,而在任务层下又可将某一任务分解为基于工作流管理范畴的一个有机活动的

2　分布式PM与Workflow的集成框架

通过以上分析,本文提出了如图2所示的一种分布式PM与Workflow的集成框架。由图

2

图2　分布式PM与Workflow的集成框架

可知,PM与Workflow通过共享数据库的方式实现了信息集成,而其功能集成则是通过任务调

中国机械工程第14卷第13期2003年7月上半月

度模块来实现的。任务调度模块既是PM中任务流的执行引擎,同时又是Workflow中的活动定义模块,两者的集成是通过任务调度中间模块接口及组织、资源、数据等信息的共享实现的。

结合上述层次管理思想,上层项目管理者所要完成的工作是对项目进行整体规划、优化和控制;中层管理员的主要工作是完成产品开发业务流程的工作流建模和定义;而底层用户的主要任务则是执行正确的操作,即通过借助各种计算机应用工具,完成工作流管理系统所分发的各项工作。整个系统在网络和数据库的支持下,通过其所提供的管理功能模块为分布在不同地理位置、担任不同角色的产品设计和管理人员提供了群体协同工作的集成环境。

　　如图3所示,我们通过在PM数据库的任务

表中引入任务执行条件、相应的工作流模型ID及在Workflow数据库中增加一个任务实际执行工期和时间记录表、资源消耗记录表(包括设备、人员、资金等)、任务状态和活动进度表、工作流异常情况表等,就可以使PM和Workflow实现信息的完全共享。

3.2　基于任务模型的功能集成

如上所述,任务既是项目管理层次的一个基本操作单位,又是工作流管理层次的一个工作流定义空间,它对PM与Workflow集成起到至关重要的作用,因此需要对其模型和结构进行设计和研究。

(1)任务模型　任务被定义为项目的各个阶段所需完成的具有一定目标、语义完整、相对独立的长时间协作行为,它具有相对独立性,是项目的基本组成和操作单位。任务是由相关群体组织在特定的期限内,根据给定的信息输入和资源投入,产生特定输出的一个过程[4,5]见图4

。

3　分布式PM与Workflow集成的实现技术

如何将PM和Workflow有机地集成起来以发挥各自在过程管理中的特长,还需要解决两者之间的数据集成和功能集成等关键技术。3.1　基于数据库的信息集成

本文采用共享数据库的方式实现两者的集成,图3是部分数据表之间的相互关系。基于数据库的信息集成不仅可以为PM和Workflow之间提供方便、快捷、高效的数据调用,而且还保证了数据的实时性、

一致性。

图3　基于数据库的PM与Workflow的集成机理

任务属性中的优先级是描述任务的一个重要属性,规定了任务在并发执行过程中的优先顺序,

协同开发环境中项目管理与工作流管理的集成——孔建寿　张友良　汪惠芬等

一般规定关键路径上的关键任务和其它重要任务的优先级最高;任务体主要用于描述项目管理系统所涉及的参数等上层项目管理所必需的一些基本信息;任务上下文主要描述工作流定义时所需的一些参数,包括任务隶属的项目名称及类型、任务执行所需各种资源(人员、设备、资金或其它输入/输出信息等)、任务执行所用到的各种应用软件和支持环境(CAD/CAM、ERP、PDM等)。过程规则是任务之间的一组逻辑关系集,它有并行、顺序、嵌套等,反映了工作流的相互调用关系。任务所包含的活动序列表示每个任务是由一系列具体操作活动所构成的,它构成了一个工作流模型的操作空间,涉及资源分配、信息流向、组织/角色定义、操作数据等工作流的最基本要素。

(3)任务的分解与合并　任务粒度的大小对PM与Workflow集成有重要影响。上述任务模型被定义为一个目标明确、语义完整的相对独立的长时间协作行为,这为工作流的建模、定义及运行控制提供了一个具有明确边界条件的操作空间。有时,某一工作流模型需要横跨多个任务边界,则我们可以通过任务的分解与合并方式来修改任务模型,使之满足工作流建模的要求,见图6。而此时任务粒度大小的变化并不影响项目监控的功能,因为由上述分析可知,在该集成系统中,项目对进度、成本、质量等的监控已不再是基于“黑箱”方式,而是变为任务内“可视化”的一种透

明的实时监控方式。

型中是无法表示的,而在工作流模型中可以很方便地进行描述。所以,通过把局部的过程循环现象纳入到工作流管理系统中去的这种方法更符合并行工程的设计思想,即把产品开发过程中的大循

环转变为任务内部的、以设计评审和反馈优化为特点的小循环。而这些局部的设计迭代、反复所引起的任务状态变化及资源消耗等信息在项目监控中是“可视的”,因此,可以及时通过加强资源的投入、放宽任务工期的约束等操作策略,完成对项目执行过程中的任务进度、成本和质量的控制。

4　结束语

协同产品开发过程的管理需要应用项目管理技术(PM)来组织、计划、协调和控制;而在协同产品开发过程中具有大量相互影响、互相交叉和协作的开发流程,需要采用工作流模型来描述,并应用自动化管理技术提高其管理效率。通过PM与Workflow系统的集成研究,可以有效地提高协同产品开发过程管理的能力。下一步,我们将把支持协同产品开发的分布式决策支持系统集成到该系统中来,以进一步增强对协同产品开发过程的管理与支持。

参考文献:

[1]　范玉顺.工作流管理技术基础.北京:清华大学出

版社,2001

[2]　曹健,张申生,胡锦敏.面向并行工程的集成化产品

开发过程管理系统研究.中国机械工程,2002,13(1):80～83

[3]　彭毅,吴祚宝,张珂殊,等.并行工程产品开发过程

的建模方法学.系统仿真学报,1996,8(3):14～18[4]　孔建寿,沈春龙,张友良,等.面向分布式产品开发

的项目管理系统研究.机械科学与技术,2001,20(5):770～772

[5]　ToddD,SenP.DistributedTaskSchedulingand

图6　任务分解与合并示意图

AllocationUsingGeneticAlgorithms.Computers

&IndustrialEngineering,1999,37:47～50

(编辑　苏卫国)

作者简介:孔建寿,男,1962年生。南京理工大学(南京市　210094)CIMS研究所副教授。研究方向为CIMS、PDM、敏捷制造等。发表论文30篇。张友良,男,1941年生。南京理工大学CIMS研究所所长、教授、博士研究生导师。汪惠芬,女,1965年生。南京理工大学机械工程学院副教授。陈石灵,男,1975年生。南京理工大学CIMS研究所博士研究生。

把工作流模型定义在一个任务结构模型内有

如下优点:??可以把一些复杂的协同产品开发流程通过项目分解而得到简化,从而简化工作流的建模。??把工作流建模工作下放到基层(任务层),那些既懂业务又懂管理的技术人员去设计,使工作流模型更加符合协同产品开发的实际业务流程。??在协同产品开发过程中经常会由于质量、性能等指标达不到开发要求而出现设计过程的迭代和反复等循环现象,这在传统的项目网络图模

CHINAMECHANICALENGINEERINGVol.14,No.13,2003thefirsthalfofJuly

Keywords:interpolation　　Huffmancodetree　　EDM　　bladebisk

AnImprovedMethodBasedonEvolutionaryProgram-mingforMulti-ShakerRandomVibrationControl　　HanJun(NanjingUniversityofAeronautics&Astronau-tics,Nanjing,China)　BaoMing　NiHongwei　p1100-1103

Abstract:Aimingattheproblemofthesolutiontothegeneralizedinversealgorithmforthecompensationmatrixinmulti-shakerrandomvibrationcontrol,inthispaperamethodforoptimizingtheinitialvaluesofthecompensationmatrixisproposedbytheEvolutionaryPro-gramming(EP),whichresolvedtheproblemwithnonlin-earandextremumsearchingwithinawideinterval.Itisshownthroughasimulationexperimentforthedual-shakerrandomvibrationcontrolsystemthat,thecompu-tationaltimeisdecreasedunderthesameprecisionbyin-troducingthegeneralizedinversemethodstotherandomvibrationcontrolprocesstosolvethecompensationma-trixwithEP,andthesingularpropertynearthereso-nancepeakshasbeenimproved.Itmakeson-lineappli-cationsofthegeneralizedinversealgorithmtothemulti-shakerrandomvibrationcontrolbepossible.

Keyword:multi-shaker　　randomvibrationcon-trol　　generalizedinverse　　evolutionaryprogram-ming

OptimalSolutionofRectangularPartLayoutBasedonRectangle-FillingAlgorithm　　TaoXianwei(HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,China)　WangHuachang　LiZhigangp1104-1107

Abstract:Therectangle-fillingalgorithmisintro-ducedinthispaper.Integratedwithgeneticalgorithms,thismethodwillbemuchmoreeffectiveforrectangularpartoptimallayout.Bythisway,theoptimalsolutionofrectangularpartlayoutscanbesuccessfullyachieved.Itisprovedthatthismethodisverypracticalanduseful.

Keywords:rectangularpart　　optimallayout　　rectangle-fillingalgorithm　　geneticalgorithmModelingforReconfigurableAssemblySystems　　YuJianfeng(ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai,Chi-na)　YinYuehong　ChenZhaonengp1108-1111

Abstract:Thispaperinitiallyintroducesanovelcon-ceptofreconfigurableassemblysystems.Theknowledge-basedTimedColoredObjected-orientedPetrinet(TCOPN)isusedtomodelthiskindofassemblysys-tems.Theassemblyrobot,producttransferringdeviceandpartbufferaredescribedbyOPNrespectively.Theassemblymodulewhichperformsassemblyoperationispresented.Themodulesaredrivenbythemessages,whicharelinkedinserialsorinparallels.Themodular-izationcharacteristicscanrapidlychangethemodelwhenthesystemischanged.

Keywords:reconfigurableassemblysystem　　Petrinet　　assemblymodule　　modeling

ComparativeStudyonOrganizationMechanismofEnter-priseClusterandVirtualEnterprises　　L??Jian(Xi'anJiaoTongUniversity,Xi'an,China)　SunLinyan　Ma

1114Xinlip1111-Abstract:Intermsofdefinition,characteristics,

buildingmodes,andadvantages,acomprehensivesum-maryandcomparativityresearchoftwointer-enterpriseorganizations,namelyenterprisecluster(EC)andvirtualenterprises(VE),isprovidedwithaviewoffindingasuitableintegrationorganizationforChina.Virtualenter-prisecluster(VEC)ispresentedasamorecompetitive

organizationmodelwhichcancombineadvantageoftwomodels.Then,weclassifyVECintofourtypesinvolvedsymbiotic-VEC,appendicular-VEC,autoecious-VEC,andmixed-VEC.CompetitiveadvantagesofVECareanalyzedintheend.

Keywords:enterprisecluster　　virtualenterprise　　virtualenterprisecluster　　comparative　　classifica-tion

StudyonReconfigurableCAD/CAMSystemforWEDM　　WangWei(NanjingUniversityofAeronauticandAs-tronautics,Nanjing,China)　ZhaiHongjun　AnLuling　LiuZhengxun　ZhuDip1115-1117

Abstract:ReconfigurableCAD/CAMSystemforWEDM(Wire-cutElectricalDischargedMachining),whichbelongstoinformationplatforminmanufacturing,ispartofRMS(ReconfigurableManufacturingSystem).Inthispaper,accordingtothefeatureofWEDM,acom-ponent-basedmodelofCAD/CAMsystemisintro-duced,aimingatreconfiguration.Andthedevelopmenttechnologiesofcomponent,i.e.specifications,encapsu-latingandnormalization,areanalyzedrespectively.WithACIS,ageometryplatform,areconfigurableCAD/CAMsystemforWEDMhasbeenstudied,whichismetwithreuseofthecomponentsandconstantdeveloping.Fur-ther,addingtheparametricdesignandintelligenttechni-caldatabasemodulesarepossibleinthefuture.

Keywords:WEDM　　CAD/CAM　　reconfig-urable　　componenttechnology

StudyonProcessQualityControlSystemBased-onCom-puterTechnology　　LiuHaiying(ShandongUniversity,Jinan,China)p1118-1121

Abstract:Presently,formostenterprisesthesitua-tionisthattheobsolescenceequipmentandtechnologyre-sultinginthelowproductquality,sobasedontheanaly-sisoftheprocessqualitycontrolconceptsandmethods,theassumptionofcomputer-basedon-lineprocessqualitycontrolisputforward.Thefeasibilitytooperatethecontrolsystemaccordingtothestatisticstheory,con-trolmethodandcomputertechnologyisalsoanalyzed.Ontheviewofeconomy,practicabilityandlocalmaneuver-ability,on-lineprocessqualitycontrolisachievedbythecombinedusageofcomputertechnology,on-lineinspec-tiontechnology,sensortechnology,internetanddatabasetechnologytogetherwithqualitycontrolmethod.Thissystemcanbeusedtocontrolqualitynotonlyforthesin-gleprocessbutalsothemultipleprocessesandterritorial,thefeasibilityandeconomyanalysisforprocessqualityandthesystemitselfalsocanbeimplemented.

Keywords:processquality　　control　　computertechnology　　datacollectionandprocessing

StudyonIntegrationofDistributedPMandWorkflowinCollaborativeProductDevelopmentEnvironment　　KongJianshou(NanjingUniversityofScience&Technol-ogy,Nanjing,China)　ZhangYouliang　WangHuifen　ChenShilingp1122-1125

Abstract:Thispaperintroducesakindofmanage-mentmodeorientedtothecollaborativeproductdevelop-ment(CPD)basedontherequirementfortheprocessmanagementinthedistributedCPDenvironmentandthecharacteristicsofthedistributedprojectmanagementandworkflowtechnology.ThearchitectureofdistributedPM/workflowintegrationisprovidedtorealizetheinfor-mationintegrationintheprocessmanagement.Accordingtotheimplementtechnologyofasharingdatabase,taskmodelanditsschedulingisstudiedtorealizethefunctionintegrationofPMandWorkflow,whichsupportsthehet-

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本文编号：65579