王兆華

(江蘇大學(xué)管理學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

基于設(shè)計(jì)過程模塊的云設(shè)計(jì)平臺(tái)構(gòu)建

王兆華

(江蘇大學(xué)管理學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

為了提升企業(yè)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)水平，對(duì)基于云計(jì)算的產(chǎn)品設(shè)計(jì)平臺(tái)構(gòu)建進(jìn)行了研究。通過定義設(shè)計(jì)過程模塊來封裝云設(shè)計(jì)資源，并采用UML統(tǒng)一建模語言來描述設(shè)計(jì)過程模塊的信息模型，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建云設(shè)計(jì)平臺(tái)，給出了云設(shè)計(jì)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)，并對(duì)其中涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了討論，為進(jìn)一步開發(fā)云設(shè)計(jì)系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。

云制造;云設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)過程模塊

國家“863計(jì)劃”先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域?qū)＜医M組長王田苗［3］認(rèn)為，云制造雖然借鑒了許多云計(jì)算的思想，但也在其基礎(chǔ)上做了許多拓展和延伸，其面向的資源已經(jīng)不僅僅是計(jì)算資源，而是包含范圍非常廣泛的制造資源，這其中有計(jì)算資源、設(shè)備資源、物流資源、人力資源等方方面面，整合難度要大得多。王田苗認(rèn)為，云制造與云計(jì)算本質(zhì)的區(qū)別之一就是因?yàn)橹圃熨Y源的流動(dòng)性差，在云制造的應(yīng)用中需要有第三方物流配送的參與［4］。

目前中國制造資源豐富，但許多企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力薄弱，一直是企業(yè)發(fā)展的瓶頸，許多企業(yè)只是在做國際大企業(yè)的代工生產(chǎn)，沒有自己的品牌和知識(shí)產(chǎn)權(quán)。為了增強(qiáng)中國企業(yè)的國際競爭力，首先要解決的是新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)問題。針對(duì)制造資源流動(dòng)性差，而設(shè)計(jì)資源易通過網(wǎng)絡(luò)共享的特點(diǎn)，在云制造發(fā)展初期，首先開展基于云計(jì)算的產(chǎn)品設(shè)計(jì)(云設(shè)計(jì))，充分運(yùn)用發(fā)達(dá)國家和知名設(shè)計(jì)公司的設(shè)計(jì)資源，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)資源服務(wù)化、產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)全球化，可以提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率、縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品市場競爭力。因此，提出一種基于產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程模塊的云設(shè)計(jì)方法，通過回溯設(shè)計(jì)過程，構(gòu)建設(shè)計(jì)過程模塊，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的重用組合與更新，具體由每個(gè)設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的一個(gè)或幾個(gè)模塊，并把它發(fā)布到云設(shè)計(jì)的資源池中，成為其他設(shè)計(jì)者可以免費(fèi)或付費(fèi)使用的設(shè)計(jì)資源，這樣數(shù)千萬的設(shè)計(jì)者就可以形成一個(gè)強(qiáng)大的、海量庫存的云設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)。

1 設(shè)計(jì)過程模塊

產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程是指企業(yè)設(shè)計(jì)一種產(chǎn)品的步驟或活動(dòng)的序列。產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程是一個(gè)多階段、迭代和進(jìn)化的過程。每一個(gè)組織采用的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程與其他組織的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程是不相同的。實(shí)際上，同一組織對(duì)于不同的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程也不盡相同。盡管如此，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程進(jìn)行分解界定仍是非常有用，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程具有階段層次性和活動(dòng)關(guān)聯(lián)性，給出產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的階段層次模型如圖1所示。

模塊(Module)，是一組具有相同功能和相同結(jié)合要素，并具有特定功能和完整接口定義的獨(dú)立單元。模塊化一般是指使用模塊概念對(duì)產(chǎn)品或系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃和組織。模塊化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是運(yùn)用系統(tǒng)工程的原則，以整個(gè)模塊化系統(tǒng)的分析綜合為基礎(chǔ)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法。實(shí)際上，任何事物或產(chǎn)品都可看成是由模塊組成的。根據(jù)過程工程理論，設(shè)計(jì)過程也可看作是一種廣義的“產(chǎn)品”，因此可將模塊化的概念引入設(shè)計(jì)過程管理中，借鑒一般產(chǎn)品模塊的特性和方法，以模塊化的方式構(gòu)建設(shè)計(jì)過程的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型［5］。

從宏觀的角度分析，每個(gè)設(shè)計(jì)階段都可以看作一個(gè)模塊;從微觀的角度考慮，本文提出將“為滿足某種設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)人員運(yùn)用設(shè)計(jì)資源，進(jìn)行某項(xiàng)設(shè)計(jì)活動(dòng)，得出設(shè)計(jì)結(jié)果”這一過程單元，定義為設(shè)計(jì)過程模塊(Design Process Module，DPM)，如圖2所示。

圖1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的階段層次模型

圖2 設(shè)計(jì)過程模塊

2 設(shè)計(jì)過程模塊的信息模型

為了將設(shè)計(jì)過程模塊發(fā)布到云設(shè)計(jì)資源池中，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)封裝設(shè)計(jì)過程模塊，建立設(shè)計(jì)過程模塊的信息模型。統(tǒng)一建模語言(Unified Modeling Language，UML)是一種面向?qū)ο蟮慕ＵZ言，運(yùn)用統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)化的標(biāo)記和定義進(jìn)行面向?qū)ο蟮拿枋龊徒＃?］。該語言有助于設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出清晰的設(shè)計(jì)過程模塊信息模型。

設(shè)計(jì)過程模塊(DPM)的信息模型(如圖3所示)可以表示為一個(gè)五元組:DPM =＜REQUIREMENT， DESIGNER， RESOURCE，ACTIVITY，RESULT＞。其中，各個(gè)類的基本信息描述如下:

圖3 設(shè)計(jì)過程模塊(DPM)的信息模型

REQUIREMENT表示設(shè)計(jì)要求類，是DPM中對(duì)設(shè)計(jì)人員提出的設(shè)計(jì)目標(biāo)。設(shè)計(jì)要求類可以定義為一個(gè)四元屬性組 REQUIREMENT=＜rm_id，rm_name，rm_type，rm_value ＞，其中，rm_id為設(shè)計(jì)要求的編碼，rm_name為設(shè)計(jì)要求的名稱，rm_type為設(shè)計(jì)要求的類型，rm_value為設(shè)計(jì)要求的取值。

DESIGNER表示設(shè)計(jì)人員類，是執(zhí)行DPM中設(shè)計(jì)活動(dòng)的人員。設(shè)計(jì)人員類可以定義為一個(gè)四元屬性組 DESIGNER =＜ dg_id，dg_name，dg_specialty，dg_experience ＞，其中，dg_id為設(shè)計(jì)人員的編碼，dg_name為設(shè)計(jì)人員的姓名，dg_specialty為設(shè)計(jì)人員的專業(yè)類別，dg_experience為設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)情況。

中國藥科大學(xué)市場營銷專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)從培養(yǎng)具有社會(huì)主義核心價(jià)值觀人才的要求出發(fā)，培養(yǎng)具備管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)的基本理論和知識(shí)，掌握市場營銷相關(guān)領(lǐng)域的基本知識(shí)和基本技能，具備系統(tǒng)的藥學(xué)知識(shí)，能夠在醫(yī)藥工商企業(yè)從事市場營銷工作及營銷管理工作的復(fù)合型、國際化、創(chuàng)新型高素質(zhì)營銷人才。這就要求市場營銷專業(yè)在醫(yī)藥營銷人才培養(yǎng)方面及時(shí)進(jìn)行調(diào)整與革新，探索醫(yī)藥市場營銷類課程教學(xué)與人才培養(yǎng)的國際化模式，逐步提升市場營銷專業(yè)在全國醫(yī)藥市場營銷學(xué)科領(lǐng)域的影響力。

RESOURCE表示設(shè)計(jì)資源類，是DPM中為執(zhí)行設(shè)計(jì)活動(dòng)所需要的資源集合。設(shè)計(jì)資源類可以定義為一個(gè)四元屬性組 RESOURCE =＜rc_id，rc_name，rc_knowledge，rc_tool＞，其中，rc_id為設(shè)計(jì)資源的編碼，rc_name為設(shè)計(jì)資源的名稱，rc_knowledge為知識(shí)類型的設(shè)計(jì)資源，rc_tool為工具類型的設(shè)計(jì)資源。

ACTIVITY表示設(shè)計(jì)活動(dòng)類，是DPM中需要執(zhí)行的某項(xiàng)設(shè)計(jì)活動(dòng)。設(shè)計(jì)活動(dòng)類可以定義為一個(gè)三元屬性組 ACTIVITY =＜ at_id，at_name，at_procedure＞和一個(gè)操作 at_operation，其中，at_id為設(shè)計(jì)活動(dòng)的編碼，at_name為設(shè)計(jì)活動(dòng)的名稱，at_procedure為設(shè)計(jì)活動(dòng)的步驟，at_operation為完成設(shè)計(jì)活動(dòng)所需要進(jìn)行的操作。

RESULT表示設(shè)計(jì)結(jié)果類，是DPM中設(shè)計(jì)活動(dòng)得出的結(jié)果。設(shè)計(jì)結(jié)果類可以定義為一個(gè)定義為一個(gè)四元組RESULT=＜rt_id，rt_name，rt_type，rt_value＞，其中，rt_id為設(shè)計(jì)結(jié)果的編碼，rt_name為設(shè)計(jì)結(jié)果的名稱，rt_type為設(shè)計(jì)結(jié)果的類型，rt_value為設(shè)計(jì)結(jié)果的取值。

3 云設(shè)計(jì)平臺(tái)的構(gòu)建

首先將設(shè)計(jì)資源封裝為設(shè)計(jì)過程模塊的形式，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建一個(gè)面向多用戶、基于服務(wù)、能商業(yè)運(yùn)行的云設(shè)計(jì)系統(tǒng)。云設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要面向3類用戶:(1)云設(shè)計(jì)服務(wù)的使用者，設(shè)計(jì)方通過云設(shè)計(jì)平臺(tái)獲取設(shè)計(jì)資源;(2)云設(shè)計(jì)資源的提供者，提供產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中所需的設(shè)計(jì)資源，通過云化技術(shù)，把設(shè)計(jì)資源轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計(jì)云服務(wù)的形式;(3)云設(shè)計(jì)平臺(tái)的運(yùn)營者，用來支持云設(shè)計(jì)平臺(tái)的運(yùn)行和管理。系統(tǒng)由云設(shè)計(jì)資源提供者，將產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的資源封裝為模塊的形式，運(yùn)用面向?qū)ο蠹夹g(shù)將其封裝為云服務(wù)的形式，發(fā)布到云設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)營者提供的云設(shè)計(jì)平臺(tái)上，然后云設(shè)計(jì)服務(wù)的使用者通過該平臺(tái)獲取設(shè)計(jì)資源進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述云設(shè)計(jì)系統(tǒng)，提出如圖4所示的云設(shè)計(jì)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)，整個(gè)體系結(jié)構(gòu)從下至上分為3層:資源層、云設(shè)計(jì)平臺(tái)和應(yīng)用層。

a.資源層。以設(shè)計(jì)過程模塊的形式提供產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中所涉及到各類資源，包括:(1)軟件資源，如產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中涉及到的設(shè)計(jì)軟件、仿真軟件和測試軟件等;(2)工具資源，如設(shè)計(jì)過程中涉及到的各類測量儀器;(3)人力資源，如產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員的專業(yè)類別和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)等;(4)知識(shí)資源，如設(shè)計(jì)過程中所有涉及到的設(shè)計(jì)知識(shí)、制造知識(shí)、成本知識(shí)等。

圖4 云設(shè)計(jì)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)

b.云設(shè)計(jì)平臺(tái)層。該層主要分為3個(gè)部分:(1)提供各種資源的云化管理(資源的服務(wù)化描述、服務(wù)化封裝和服務(wù)注冊(cè)等)、服務(wù)發(fā)布管理、服務(wù)定價(jià)管理、服務(wù)部署管理和資源提供者管理等。(2)提供云服務(wù)調(diào)度管理和匹配管理，由于云服務(wù)往往由不同的資源提供者提供，且用戶往往需要多個(gè)云服務(wù)，因此該平臺(tái)需要提供面向需求的云服務(wù)調(diào)度和優(yōu)化匹配。在云平臺(tái)運(yùn)行的過程中，以可視化的形式監(jiān)控服務(wù)運(yùn)行流程。為防止出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)意外事故，還需要提供云安全管理［7］。(3)提供云服務(wù)使用者管理、計(jì)費(fèi)管理、云搜索和云組合管理等。

c.應(yīng)用層。該層面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域的各類云服務(wù)使用者，他們通過各種終端設(shè)備(PC終端、移動(dòng)終端和專業(yè)設(shè)備終端)訪問云設(shè)計(jì)系統(tǒng)網(wǎng)站，在應(yīng)用層中對(duì)模塊化的設(shè)計(jì)資源進(jìn)行檢索、重新組合和配置，從而進(jìn)行新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)。

在基于設(shè)計(jì)過程模塊的云設(shè)計(jì)平臺(tái)構(gòu)建過程中，所涉及的技術(shù)領(lǐng)域非常廣泛，這里根據(jù)云平臺(tái)構(gòu)建的不同階段，分析總結(jié)了構(gòu)建過程中涉及的主要關(guān)鍵技術(shù)，分為以下幾點(diǎn):(1)設(shè)計(jì)過程模塊的標(biāo)準(zhǔn)化，為了設(shè)計(jì)過程模塊的可重用性，需要制定模塊標(biāo)準(zhǔn);(2)云化技術(shù)，主要指虛擬資源的服務(wù)化封裝、發(fā)布過程所涉及到的相關(guān)技術(shù)［8］;(3)資源服務(wù)匹配技術(shù)，將資源服務(wù)描述信息分為文字概念、句子、數(shù)值和實(shí)體4類，研究相關(guān)匹配算法;(4)云安全技術(shù)，主要包括系統(tǒng)和數(shù)據(jù)可靠性技術(shù)、云平臺(tái)可信運(yùn)營技術(shù)、云平臺(tái)可信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等;(5)資源服務(wù)自動(dòng)組合技術(shù)，研究產(chǎn)品設(shè)計(jì)全過程的資源服務(wù)自動(dòng)組合［2］。

4 結(jié)束語

本文提出將產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的各類設(shè)計(jì)資源封裝為設(shè)計(jì)過程模塊的形式，有利于設(shè)計(jì)資源的重用;建立的三層云設(shè)計(jì)平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)，為開發(fā)云設(shè)計(jì)系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。目前的研究成果還處于初步階段，很多問題和關(guān)鍵技術(shù)尚待解決，如上述設(shè)計(jì)過程模塊的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)、云化技術(shù)、云系統(tǒng)安全技術(shù)等都需要進(jìn)一步地深入研究。

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The Construction of Cloud Design Platform Based on Design Process Module

WANG Zhaohua
(Jiangsu University，Jiangsu Zhenjiang，212013，China)

In order to promote enterprise level of new product design and development，it establishes a product design platform based on cloud computing.It defines the design process module，builds the information model of design process module to package the resources of cloud design and expresses this platform information model by UML.It shows the detail about the systematic structure of the cloud design platform and some key technologies.These lay the foundation for developing the system of cloud design.

Cloud Manufacturing;Cloud Design;Design Process Module

TP391

A

2095－509X(2013)03－0070－04

10.3969/j.issn.2095－509X.2013.03.016

2012－12－24

王兆華(1980—)，男，江蘇海安人，江蘇大學(xué)講師，碩士，主要從事產(chǎn)品開發(fā)過程管理方面的研究工作。