面向产品结构与过程开展的工程配置（窦万春等）

面向产品结构与过程开展的工程配置

窦万春1 江 剑2 蔡士杰1 张世琪2
(1.南京大学 计算机科学与技术系 南京 210093)
(2.南京理工大学 机械工程学院 南京210094)

摘要 将工程配置划分为面向产品结构的配置和面向过程开展的配置。在面向产品结构的配置研究中，利用模型概念对虚拟产品的组成和实现进行抽象表达，并构造了面向产品结构进行配置的应用环境。在面向过程开展的配置研究中，首先定义了三个配置条件，利用实例对面向过程的配置步骤进行了分析。最后，结合产品的形成过程，从集成的角度对工程配置进行了探讨。

关键词 产品，过程，模型；配置

1引言

21世纪消费观念向着多样化和个性化的方向发展，在顾客需求为制造指南的市场环境下，为了满足批量小、款式多、交货周期短的市场需求，企业必然要从各个角度对产品开发方案进行论证。而针对产品开发方案的配置管理（Configuration Management）是保证开发计划有效实施的重要环节，它是在计划的活动条件与企业的技术或资源储备之间建立有效匹配的关键技术[1]。

2工程配置管理的基本概念和研究内容

配置和配置管理是工程实践领域中一个十分重要的环节，是确定产品设计方案、规划工艺路线、调整作业计划、规范车间调度、细化库存管理等企业活动中的重要组成部分。配置问题几乎涉及产品形成周期的各个环节。根据我们的相关研究，首先提出并定义与配置管理有关的几个基本概念：

定义1：计划并管理方案决策、设计开发、生产装配等环节所涉及的过程条件、技术说明和解决方案之间匹配关系的集合，称为工程配置。
工程配置管理在具体的方法论上包含面向产品结构的配置和面向过程开展的配置。

定义2：以零部件模型或产品的局部视图为信息载体，以产品结构树内在的逻辑关系规约模型或视图之间的关系，对虚拟产品的结构进行定义，针对相关的模型或视图，制定实现模型技术要求的过程开展方案。这一过程称为面向产品结构的配置。

定义3：以工作流模型表示上述的过程开展方案，以流程开展路线为配置载体，规划并管理过程对象和活动实例的开展条件，包括项目管理、资源调度，以及对活动实例之间互操作关联条件的协调和控制。这一过程称为面向过程开展的配置。
面向产品结构的配置是进行任务划分和过程控制的参照，面向过程开展的配置则是促使产品结构短周期、高质量实现的使能途径和手段[2]。

3面向产品结构的配置

个性化产品的市场需求，对企业的应变能力提出了更高的要求。面向产品结构的配置就是从市场需求的产品构成出发，针对企业的技术储备为企业参与市场竞争提供早期的决策支持。工程实践领域的经验表明，并不是所有的产品构思都能实现从蓝图到实体的最终转变，即使有具体的解决方案，如果代价太大，或者解决方案的完成错过了最佳的市场时机，那么这一解决方案也是不可取的。面向产品结构的配置就是从技术组成的角度，对产品开发方案中的概念产品进行论证，从技术角度检查或验证产品开发方案的可实施性，主要是确定未来的新产品在企业现有技术储备的基础上是否可行。为此，对概念产品进行抽象表达是决定配置结果科学合理的关键。此时，适合利用模型的概念，虚拟产品的组成[3]。这里的模型概念主要表现为视图的形式，即参与开发的不同环节（如设计、工艺、制造等环节）从各自角度需要进行考察的数据特性。这种利用模型进行决策和任务划分的配置管理方式，符合人们解决问题的思维模式。例如，在决策层，首先从产品结构上定义未来准备开发的产品组成，形成产品的概念模型，然后对概念模型中的技术环节从不同的角度进行论证，从开发内容的技术条件上论证产品开发方案的可行性。面向产品结构的配置应环境如图1所示。

鉴于产品结构树已经从逻辑结构上将产品的构成和隶属关系明确地表达出来，不同阶段进行配置的参考模型，其逻辑关系从整体上可以利用产品结构树进行规约。产品结构树中信息元（局部模型）的活动条件和活动目标的定义，可以作为后续的活动开展的技术依据。

4面向过程开展的配置

在面向产品结构进行技术配置的基础上，面向过程开展的配置从制造资源角度规划过程的实施，并对虚拟的实施路线进行优化。根据我们的研究，对与之相关的主要概念定义如下。

定义4：系统在过程开展前就可以明确定义并能给予满足的过程条件，我们称之为静态配置条件。如过程开展前必备的人员组成、技术资料和开展手段等软硬件需求。

定义5：过程开展以前，可以从理论上预见的、和其他过程开展有关的条件，我们称之为期望配置条件。如a过程需要的某一(些)技术参数必须在b过程开展到一定阶段才能满足，对过程a所需求的这类技术条件，目前虽然无法满足，但是可以明确知道条件的内容，并且可以从理论上定义条件获取的方向和时间。

定义6：动态配置条件，也可称为突发条件，即过程开展当中产生的某些未曾预见的条件需求，满足并实现这些动态配置条件的能力是系统健壮性的重要指标。

静态配置条件和期望配置条件，反映了过程集成的决策能力，是决定系统稳定性的关键因素；而动态配置条件则反映了系统在资源配置方面的协调能力，是过程集成健壮性的表现。在面向过程开展的配置管理中，必须面对“资源有限”的现实，利用有限的资源来保证所规划的产品形成路线的顺利运作，这就是面向过程开展进行配置研究的意义和目的。

鉴于计划制定的超前性和某些假设条件的存在，要实现配置计划在过程中不做任何改变就可以满足过程开展的需求是不现实的，如果在流程开展过程中，配置计划频繁的修改而导致执行任务执行序列的过程中断，计划的指导意义就会大打折扣。为了深入分析这一过程，我们用函数f(x)表示任务包含的目标函数，用Wf表示流程，用g(x)表示工程配置的约束条件，那么流程目标活动表示为：
max{f(x) = (f1(x), f2(x), ……, fn(x) ) }
其中：x∈X = {x l gi(x) > = 0, i = 1,2,……,k}，x = [x1, x2,……, xn]T称为配置变量，X属于Rn称为配置空间，f1(x)，f2(x)，……，fn(x)称为任务序列在配置变量下的目标函数，gi(x) > = 0是配置变量的约束条件[4] ，如根据市场需求而定量要求的开发周期等条件约束。

任务执行在离散环境下完成，而任务序列的划分则是在共同的目标产品约束下制定的具有连续性质的开展计划。故而，实现这两个不同性质环境的同构是过程配置发挥作用的使能点。判断配置方案是否科学合理，直接关系开发过程的有效进行。鉴于配置管理本质上是一种超前流程开展的决策环节，所以必须从虚拟现实的角度对配置计划进行科学合理地验证。

根据网论和描述离散系统的Petri网的相关知识可知，系统分过程之间存在的顺序、冲突、并行等关系对过程配置管理具有约束和限制作用[5][6]。只有对形成过程序列单元过程的激活条件和过程运作产生的再生资源具有准确的估计，才能在配置管理中满足本节定义的3种条件需求。在面向过程开展的配置管理中，配置的手段和条件可以通过资源的供给来体现。过程所需要的资源可以分为可共享资源和不可共享资源。在系统运作的动态环境下，通过系统内部资源的合理消耗（不可共享资源）或复用（可共享资源），保证过程开展的不间断或较少间断，是并行工程的必然要求。局部任务执行只受全局环境下针对该局部环境条件的约束和接受针对该局部任务的指导信息，即使由于突发因素产生了某些外界干扰，也应该由系统专门的机构从全局的角度去考虑，而不是随机的就地解决，因为未经全局检验的解决方法可能导致潜在错误的蔓延。我们以图2所示两个分过程的开展为例，分析面向过程进行配置的步骤：

（1）将每一个过程开展所需要的条件分解为现有条件和尚需条件，分别对应前文所述的静态配置条件和期望配置条件，同时对该过程开展的期望指标进行定量化或定性化描述；
（2）分析过程1和过程2之间的活动关系。如果属于并行关系，图中实线部分已经满足分析需要；

（3）按照（1）中所述，继续对下一个过程进行分析，如果没有过程等待加入，转（6）；

（4）如果过程1和过程2之间的活动关系属于顺序关系，将图中虚线箭头所示将过程2中的期望指标加入过程1的尚需条件中，完成期望配置条件的要求；

（5）如果过程1和过程2之间的活动关系属于并发关系，将过程1和过程2的现有条件合并（图中的虚线椭圆所示），根据一定的原则实现资源共享。然后转入（3）中进行分析；

（6）分析过程结束。

5面向产品结构的配置和面向过程开展的配置一体化分析

面向产品结构的配置和面向过程开展的配置是同一个问题的两个方面，都是为未来具体的工程实践提供早期的决策支持，区别在决策的判断依据上。前者从技术角度，结合企业目前的技术储备，论证产品开发的可能性。后者在前者的基础上，通过虚拟产品的开发过程，从企业的资源调度角度论证产品开发过程的合理性。两者在逻辑关系上存在着联系。而目前的配置研究往往侧重一个方面。这两者之间的一体化集成逻辑如图3所示。

6结束语

工程配置管理从产品方案的可行性出发，从技术和资源两个角度，论证产品方案。其考虑的范围跨越产品形成的整个周期，目的是从虚拟样机和资源预算的角度考虑产品开发方案的可行性，从而大大降低企业业务运作的风险并提高了企业业务重组的针对性和可靠性。

参 考 文 献
1Vee V Y, Hsu W J. Applying cilkin provably efficient task scheduling. The Computer Journal, 1999, 42(8):699~712
2冯晨华 等.CSCW系统中共享对象的协作支持模型.计算机研究与发展, 1999, 36(3):304~308
3Barrett R, Maglio P P. Intermediaries: An approach manipulating information streams. IBM System Journal, 1999,38(4): 629~641
4盛昭瀚.主从递阶决策论.北京: 科学技术出版社, 1998.1~2
5袁崇义.Petri网原理.北京: 电子工业出版社, 1998
6张维明, 邓 苏, 罗雪山等.信息系统建模技术与应用.北京: 电子工业出版社, 1997

窦万春(1971.8-)，男，博士，南京大学计算机科学与技术系博士后。主要研究方向为工作流技术、计算机支持的协同工作、产品数据管理等。已发表论文近30篇。

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