产品配置过程管理现代化研究
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作者: 张 宁
［摘要］ 本文分析了产品配置设计的工作流程与管理的研究内容，并根据产品配置设计过程的特点，从数据流程出发，提出了一个产品配置现代化过程模型。在此模型的基础上，给出了配置设计过程中设计活动现代化管理模型分解的三个层次和两个模板。
［关键词］ 产品配置 设计过程模型 现代化管理模型
产品配置是一种产品的设计过程创新活动，产品配置管理主要是指对可配置产品的设计、配置过程实现、配置模型的维护、以及配置产品的再配置等整个过程的管理。
一般地，产品配置管理在其构成上,主要包括两个大的部分：一部分是产品配置设计过程的管理；一部分是产品配置模型的演化、配置产品的变更、以及配置产品的再配置，统称之为配置知识管理。本文主要研究利用现代化管理模型进行产品配置的过程建模与管理问题。
一、 传统产品设计过程管理
传统产品设计过程是从需求分析开始，经过功能定义、原理求解、结构设计和具体设计，最后得到满足市场需求的产品。在这一过程中，任何阶段、任何部分的设计活动都是围绕产品功能要求这个主题进行的。因此，产品设计过程是一个由功能驱动的设计过程。
1.传统产品设计过程建模方法
设计过程的研究，通常采用的方法是利用某种过程建模工具，如Petri网、IDEF3等进行产品开发过程的描述。对设计项目管理有则利用网络规划技术PERT(Program Evaluation and Review Technique)以及CPM(Critical Path Method)等进行管理．另外一个重要的建模方法是采用设计结构矩阵的方法(Design Structure Matrix-DSM)。也可以利用面向对象的方法进行产品设计过程建模的、基于功能的产品设计过程建模等。
2.传统产品设计过程管理
现代产品设计的复杂性和产品上市时间的缩短．对产品设计过程管理提出了新的要求。对设计过程中设计活动和任务的管理是设计过程研究的重要组成部分。
（1）产品设计过程管理研究的主要内容。设计过程管理的主要内容包括：
①要搞清楚不同的任务类型、执行任务的处理实体、以及把任务提交给处理实体的界面。
②弄清任务之间协作的需求条件．它依赖于单个任务和整个设计过程的执行状态，以及任务所操纵的数据。
③任务组件的数据交换，其中可能包括为不同的任务进行数据格式转换。
④产品设计过程中管理系统应该能够把用于产品设计任务的各种软件系统的集成在一起，定义设计过程管理系统与现有应用软件系统的接口界面。
（2） 产品设计过程管理系统的特点。产品设计过程管理和一般的工作流管理有许多相同之处，同时也具有自身与应用领域密切相关的特点：设计过程管理系统是一种工作流系统，因此，它很自然地与工作流管理系统有很多共同的特点。但是设计过程管理系统有着自身的特点。产品设计过程管理是和产品数据的结构管理集成在一起的。
二、产品配置设计过程特征
1.产品配置设计现代化管理的研究内容
为了使产品配置设计能更高效、准确和动态地适应产品模型的演化，需要研究产品的配置设计过程，并对其进行管理。产品配置设计管理包括：(1)建立和维护产品的模块化。(2)建立和维护产品的配置模型。 (3)建立和维护产品的配置规则。(4)建立和维护产品物料清单(BOM)的一致性。 (5)建立和维护产品的历史记录一版本管理。(6)配置产品的成本和报价管理。(7)产品配置设计过程管理。
2.产品配置设计过程的特点
产品配置设计过程作为传统产品设计过程的一个特例，有着自身的特点。
●关于概念设计。产品的配置设计过程一般认为产品配置不需要产品的概念设计和功能到结构的映射。
●设计的工作流程不同。产品配置设计可以直接利用产品配置器进行配置。
●关于设计过程的周期。产品配置设计是一种快速敏捷的产品设计方法，设计过程周期较短。
●关于设计过程的执行结果。配置设计过程的执行结果一般是物料，其表现形式为零部件的物料代码，或物料与图档的混合。
三、 产品配置设计过程建模
企业竞争是围绕产品的T、Q、C、S几个因素进行的。按选择支配因素的不同，把设计过程模型分为顺序过程模型、设计为中心的模型，并行设计模型和动态过程模型四类。
1. 配置设计过程中的实例单元
定义：实例单元。配置单元实例化后所形成的设计对象，它可能是一个已有的零件或部件，或是需要新设计的一个零件或部件。实例单元作为产品配置结果中的一个基本组成单位，其所包含的数据信息，叫做实例单元数据信息，一个实例单元的数据信息可以定义为：
U=(Des，Sub，R,C)
2.产品配置设计过程建模
产品设计是从设计需求S0 到设计方案Sn 的映射，可以表示为：S0→Sn。由于知识获得的有限性和阶段性，该映射通常难以直接完成，而是通过许多中间状态来间接的实现，表示为S0 →S1 → S2…→Sn 。
如果把一个定制产品的设计看作一个项目P，则它可以分解为一系列的子项目或任务，可统称为设计活动A。设计活动A是设计过程的基本组成单位，P={Ai｜i ∈N｝其中N为自然数集。设计活动用于实现设计状态间的映射:SiSj这样，产品设计的整个历史可以简单地表示为:S0S1S2 …Sn
一个定制产品的设计过程DP可以用属于该项目P的所有设计活动A来表示：DP=(O，I,A).
其中：
O表示设计对象，可以是整个产品、或产品的零件或部件。
I是该对象设计过程中的输入信息，如果设计对象O是整个产品，则I是客户的需求信息和配置模型。如果0是零件或部件，则I是该零部件设计所要求的参数信息；
A表示该为完成该设计项目需要的所有设计活动，可以是一系列的子项目Pi、任务Ti和子任务ti等子活动。上述设计过程DP的定义实际上是一个递归定义，其中的设计活动A可以统一表示为：
A=(D,SA,SD,AC,Ref,U,F)
其中：
D为描述该设计活动属性的元数据信息；
SA表示活动A的所有子活动集合；
SD为活动A的分解结构，说明采用什么样的分解方式；
AC表示各子活动之间的约束关系。它是定义在A上的一个二元关系，可以表示为：AC=｛＜m,n＞｜m∈A1,n∈A2,A1A,A2 A｝
有序对＜m，n＞表示活动m必须先于活动n执行。在活动集合A中，不存在直接依赖或间接依赖关系的活动是并行执行的活动。对于任一活动ai ∈A，ai的下游活动集可表示为ai在关系AC上的像，即N=［｛ai｝］，上游活动集可表示为ai 在AC的逆关系上的像，即P=［｛ai ｝］:
Ref表示完成该设计活动所需要的参考文档信息；
U为一实例单元，表示设计活动的结果；
F为该设计活动A的父活动，F中的设计结果实例单元U构成了活动A的输入数据信息；
3.产品配置设计活动的分解和提交
（1） 设计活动的分解层次和模板。①设计活动的分解的三个层次。一个产品配置设计项目的设计活动，大体上，可以按三个层次进行分解。第一层次是主设计活动的分解。第二个层次的分解是子项目活动pi到文档活动Ti 的分解，这是一个l：N的对应关系。第三个层次的分解是文档活动Ti到子任务活动ti 的分解。 ②设计活动的分解的两个模板。在上面第二层和第三层分解中，要用到文档模板和流程模板，这两个模板要在设计活动分解前根据企业的实际情况进行定义。文档模板定义了一个企业在零部件设计时需要输出的文档类型和数量。流程模板是针对文档活动Ti而言的，它定义了要完成某一类文档所要经历程．则可以建立流程模板SMi ，这样以后任何组装图的设计活动Ti都要经历以上的这几个步骤ti。
（2）设计活动的提交。设计活动的提交是设计活动结束的一种说明和确认，其提交的形式与设计活动的分解结构紧密相关。这是一个层层提交的过程，较低一层的活动向它们的父活动提交。只有当所有的设计活动都成功提交后。这个配置产品的设计过程DP才算结束。
四、小结
本文根据产品配置设计过程的特点，说明了产品配置设计现代化管理研究的主要内容和产品配置的一般工作流程；其次，建立了配置设计过程的递归定义模型，实现了对设计活动的分解；最后，提出了整个配置设计过程现代化管理模型的三个分解层次和两个模板。
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