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基于数据驱动的产品协同研发体系研究

范文

张志军沈荣黄文育

[摘 ? ?要] 产品协同研发设计是一项复杂的工程，“流程管理”和“数据管理”受多种条件制约，将产品研发任务进行合理的工作包分解，利用基于数据驱动的协同研发流程，使不同专业不同地点的研发资源，在同一时间参与到同一个产品设计任务中，通过交换、共享和迭代产品设计数据，提高产品的设计质量，缩短开发周期，提升产品设计的效率，积累和固化产品设计的知识。

[关键词] 数据驱动;协同研发;工作包;版本管理

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 19. 025

[中图分类号] TP391 ? ?[文献标识码] ?A ? ? ?[文章编号] ?1673 - 0194（2019）19- 0057- 03

0 ? ? ?引 ? ?言

产品协同研发体系的建设是一项复杂的系统工程，不仅受技术条件、经济条件限制，也受外部环境以及人员素质等非技术条件的制约[1-2]。在信息技术的支持下，使不同专业、空间上分布的设计者能充分利用资源，在同一时间参与到同一个产品设计任务中，提高产品的设计质量，缩短开发周期，减少不必要的人力和物资浪费[4-6]。数据驱动的产品协同研发的实质在于：通过交换、共享关于产品设计的数据，提高产品设计过程中决策的正确率，提高设计效率[7]。

在装备领域，协同研发需要根据不同型号，建立产品结构，研发产生的数据与产品紧密关联。规划阶段，产品负责人划分研制阶段，定义研制周期和研制成果等关键信息，通过WBS分解对产品研发任务进行逐级细分，形成研发工作任务分解结构的工作包。

基于以上，本研究从产品WBS任务分解的工作包入手，首先需要对工作包协同设计，明确工作包内容。其次以装备设计中总体设计、气动设计和弹道设计为例，进行工作包数据流驱动的协同设计论证。最后针对协同设计中数据的版本，提出管理办法，实现数据的完备性，提高产品设计的效率[8-10]。

1 ? ? ?工作包協同设计

工作包分解后，工作包负责人收到任务，根据任务的输出清单，进行工作包的设计，需定义如下内容：

（1）工作包的工作项组成。每个工作项由一位设计师完成。

（2）每个工作项的输出清单定义。每个工作项输出数据清单可以是文件、整数、浮点数、文本等，每个数据有名称和版本。

（3）根据每个工作项的输出数据清单，建立每个工作项的数据关系（数据流向）。

（4）指定每个工作项的负责设计师。

通过工作包的设计，能够固化设计小组的内部针对特定类型任务的分工合作模式，并通过数字化的方式清晰的表达和固化。

2 ? ? ?数据流驱动工作包协同

工作包内的工作项由数据流驱动引擎进行自动派发，这种模式下各设计人员可清晰了解自己的工作项，设计师所需要的数据都由协同数据流推送至桌面，每个工作项有明确的输出清单。

产品研发过程由各工作项的技术状态变化体现，每个工作项的技术状态由版本号和状态共同组成。每次工作项的提交会引起本工作项技术状态的变化，同时会引起相关工作项技术状态的变化。数据流驱动引擎感知到工作项技术状态变化，自动更新相关工作项技术状态，并由消息引擎通知到各产品设计师。

在产品设计阶段，设计师工作项任务的提交方式有多种方式，以如图1所示工作项的数据关系为例。

负责总体的设计师输出的数据会被负责气动和弹道的设计师使用，气动专业的工作项输出的数据会被弹道的设计师所使用。

（1）正常提交：设计师完成自己工作后，提交数据后提交工作项。工作项提交后，根据数据流的流转，相关的工作项的技术状态会自动更新。如图2所示。

（2）回滚版本：设计师提交数据及工作项后，发现本次数据的修改存在错误，将最新的版本退回至上个数据版本。如图3所示。

（3）无须更新：上游的工作项更新数据后，对本工作项无影响，只需通过无须更新的方式提交本工作项，如图4所示。

（4）向上游反馈：上游的数据更新，导致本工作项进行重新设计，但是又有明显的错误，则可以通过向上游反馈操作提醒上游的工作项负责人重新校验提交的数据。如图5所示。

3 ? ? ?协同数据版本管理

工作包中的数据主要是通过工作项版本和提交数据版本进行管理。工作项版本号是整个产品研发全局统一的自增序列号。产品研发中的，WBS节点，工作项节点都使用该版本号。数据版本号是工作项提交数据时的版本号，该版本号由三位数字组成，例如（1.0.1）。其中第一个位与工作项的版本保持一致，末位是每次数据提交的版本，中间位的数字是保留数字，后期扩展可使用。每次数据提交，末位数字增加1，其他编号不变。每次工作项提交，最后一位数字设置为零，第一位数字保持与工作项的版本一致，版本变化为初始化版本，如图6所示。

总体设计工作项中参数“长”值修改并提交后的版本如图7所示。

总体设计工作项提交后的版本如图8所示。

4 ? ? ?结 ? ?语

产品协同设计过程中，项目WBS和工作包分解过程可见，执行过程可见，项目数据可见。产品设计过程中，基于数据驱动的工作包协同管理规范了各阶段的交付物、工作项的输出数据和工作项间的数据关系，规范了研发任务技术状态和数据管理。将产品研发学科专业之间、分析人员之间、专业软件之间的数据流和协调过程放在工作包内部由工作项处理，所有设计数据信息有序、完整的保存，大大提高了过程效率和可靠性，实现研发过程数据统一管理，使研发数据更为完整和统一。

主要参考文献

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[2]周围围.波音：全球化协同管理模式[N].中国企业报，2008-09-26（3）.

[3]张涛，王悦，彭波.等.基于工作流驱动的航天产品分布式协同设计环境[J].计算机系统应用，2015，24（6）：24-31.

[4]杨国华，刘春艳.设计企业BIM协同设计云平台建设案例研究[J].土木建筑工程信息技术，2017，9（1）：97-101.

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[8]吴雯漫，周锐.多平台协同控制与协同目标分配方法[J].系统仿真学报，2008，20（9）：503-507.

[9]程显，胡海涛，曲平，等. 大数据时代的人工智能范式[J]. 江苏大学学报，2017， 38（4）： 455-460.

[10]林园园.数据驱动的产业集群产品协同设计的知识服务研究[D].宁波：宁波大学，2017：8-21.

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