基于PLM的集成产品开发流程实现

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1引言
    集成产品开发要素作用的核心包括流程重整,因而有效的进行IPD流程的优化实施是PLM工具需要实现的关键内容。本章结合H公司业务场景具体讨论H-IPDEs下业务流程的生命周期定义、IPD流程的范围、输入、主要活动、输出、活动流程图项目的定义和角色映射以及基于XML技术应用的流程任务表单的实现等。
 
2IPD框架下流程模型分析
2.1IPD定义下业务流程实现介绍
    本节结合IPD理论利用统一建模语言来支持PLM平台下规范、可复用的业务流程开发。其中业务建模实现部分参考前述的UML建模部分。主要实施流程有:依据企业IPD定义的业务流程进行需求分析、流程建模(定义流程相关的阶段、项目、系统的外在和内在环境)、流程设计、定制开发、流程实现、流程测试、流程试运行-流程启用这样一个过程,如图4.1所示。

    基于IPD的产品生命周期和工作流管理能较好的集成人(项目开发团队)、过程(工作流)、信息(产品设计结果信息和运作中的业务流程反馈信息)。集成产品开发过程建模描述的是产品集成开发中各个过程以及相关的各种信息约束关系,包括产品、组织和资源等。
 
    集成产品开发过程的模型不仅要支持产品开发时间的管理,还要支持过程的约束管理,从而实现对过程的变更、预发布、协调和监控等。过程的产品要素指产品开发周期中各个阶段的产品信息模型,如产品的零部件组成关系,产品零部件的设计信息和产品的中间形态及相关的设计、工艺、制造、装配、检测等文档、版本、权限和更新信息等。
 
    过程的组织要素指集成组织模型如跨学科产品小组(IPT)与集成产品开发有关的组织结构、任务分配和项目管理、权限分配和责任定义等等。过程的资源要素指保证过程得以执行的软硬件和网络环境,其中产品并行/集成开发平台,DFX技术及计算机支持和通信手段等都是集成产品开发的主要资源。
 
    过程的流程要素指过程中各项任务/活动的工作流程,主要描述过程执行的进程状况,包括任务/活动间的时序关系和相互作用,是过程在执行空间的映射和时间属性的具体表现。
 
    上述四大要素组成的集成产品开发过程是一个相当复杂的系统,该系统中与过程有关的各种要素组成了一个庞大的动态网络,如图4.2进行的简单抽象所示,结合产品生命周期流程定义描述以下内容:

 
    ①产品开发的子过程和任务分解;
    ②产品的全局数据模型;
    ③产品开发中的组织和人员;
    ④工作流程和步骤;
    ⑤资源和工具;
    ⑥依赖和约束关系。
 
4.2.2基于PLM平台的生命周期定义和工作流管理
    结构化流程的建立是集成产品开发实施的主要工作,具体内容包括流程图、指导书、规程和模板等。流程图建立了在产品整个生命周期中,各部门人员在各阶段要完成的任务和活动;指导书描述某项活动的定义、具体内容、完成该活动要注意的地方;规程定义了一项活动的完整过程,包括具体要执行的步骤。
 
    本文设计了如图的生命周期模型,它由平稳阶段和阶段间的关口构成,阶段反映了产品的生命周期状态,即业务活动的进展情况,关口则对生命周期状态进行度量,是对特定时间点之前业务活动的总结和未来业务活动的计划安排,是承前启后的关键点。
 
    阶段和阶段间的关口不但反映了产品开发成熟度和可靠度,而且对产品相关信息进行了有效的控制。决策者可根据产品开发的复杂程度对生命周期模型进行逐层的细化,如在开发设计阶段建立第二级产品生命周期的阶段和关口。该模型可将企业各个功能部门按照阶段来进行分组,为后期制定企业级业务流程、划分工作流功能领域提供依据。

4.2.3基于生命周期角色的IPD项目与工作流流程
    (1)生命周期属性、角色及操作生命周期属性包括关口的属性和阶段的属性。关口和阶段的公共属性有角色、读写权限控制、以及与它们动作关联的对象绑定。关口属性还包括进阶标准。为了较好的描述阶段与关口的关系,可以用如图4.4所示的提交、升级、降级和驳回四个主要操作来表达:
    ●提交:将任务直接传递到关口进行决策点判断;
    ●降级:从某一阶段越过关口返回上游阶段;
    ●升级:从某一阶段经过关口跳跃至下游的某阶段;
    ●驳回:决策点通不过,从关口打回到上游某阶段。

    (2)生命周期、工作流流程与IPD项目的关系
    PLM框架下的过程管理服务是面向设计问题的,设计任务的分解、协调、发放和执行等,都需相应工作流的支持。因此,建立如下产品开发各阶段的工作流模型(包括产品数据的审批、更改、发放、评价等),是实现H-IPDEs的重要内容之一。
 
    产品生命周期管理是PLM的一个主线,它将产品的概念进行放大,既包括物理意义上的实体,同时也包含与该物理实体发生关系的一系列的业务活动。本文把具有这种概念的产品称为业务对象。在H公司中,业务对象包括:
    部件、构成部件的各种零件、部件的3D模型和2D视图、说明文档;
    与部件、文档、相关的工作流实例、参与该工作流实例的角色、角色的操作、角色权限;
    工作流运行实例中的工程变更请求、工程变更单、工程变更活动;
    与产品相对应的具体项目和由该项目进行分解产生的子项目;
    对业务对象定义的生命周期、构成该生命周期的阶段、构成生命周期的关口、生命周期不同阶段的关口标准。
 
    IPD本质是支持产品开发团队的项目管理。本文构造了产品生命周期、工作流程、IPD项目以及业务对象之间的关系,如图4.5所示。在H公司的PLM系统开发过程中,首先对具体业务对象在生命周期模板中定义生命周期历程,包括阶段和关口,然后选择此生命周期历程的角色,通过权限控制列表指定参与人,最后在每个关口给出进阶标准。
 
    生命周期定义完成后,要对业务对象进行立项,项目的整个运行过程都在已经定义好的生命周期内展开各种活动。IPD是基于项目开发团队的项目管理机制,其机制是将生命周期角色与项目中角色进行规则映射,项目角色与工作流角色进行第二次映射,从而将生命周期角色具体到某个参与人或某个参与群组。该参与人或参与群组即作为项目的某个角色在工作流流程中执行相应的任务。
 
    项目立项完成后,要对整个生命周期中阶段和关口来划分工作流实例,每个生命周期阶段或关口都对应分解完成的工作流子过程。当工作流实例启动时,系统自动的将生命周期的角色与项目角色映射,再将项目角色通过二次映射将参与人或群组赋予工作流实例各种任务的执行者。

4.3IPD框架下实施团队模型分析
    传统产品开发组织管理模式是一种按照基于功能的递阶式组织控制结构,即企业被划分为若干层次,每一层次又被划分为若干个职能部门。而且各个职能部门由于相互分隔,每个部门又只能依赖本部门的领域知识来制定相关的决策方案。
 
    当前市场用户需求多样化和个性化的发展趋势,使企业希望能以大批量生产的成本和交货期提供单件的定制产品。企业生产在很大程度上面向用户定单需求进行,许多企业开始采用模块化设计方法和大批量定制的生产模式,传统开发过程组织方法已不适应新的市场环境要求。


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