集成的产品和过程参考模型(by AMT 顾新建)

1 引言

人们在进行产品和过程设计时，往往要参考自己以前做过的或别人做过的工作。这不仅节省时间，更重要的是，以前的设计经过实践的考验，可以保证新设计的产品和过程的质量。因此对产品和过程的参考模型的研究具有实际价值。

　　产品模型和过程模型以往是分开进行研究的。企业的信息流一般分为两种：技术信息流和管理信息流。技术信息流研究产品模型，管理信息流研究过程模型。随着现代集成制造系统和技术的发展，需要将这两种模型集成起来。

　　人们已对产品参考模型和过程参考模型作了大量的研究，并已在实践中得到了很好的应用。模型与使用目的紧密相关。对不同的使用目的，需要建立不同的模型。本文所讨论的集成的产品和过程参考模型主要是用于企业系统的分析、建立、重组和集成。本文提出的集成的产品和过程参考模型的框架如图1所示。

2 产品参考模型

现代制造系统对产品模型的要求是：(1)产品信息的模块化：即产品可以容易地被分解为一些模块，分别由不同的厂家进行设计和制造，并容易地被集成。(2)产品信息的继承性：要求最充分地利用已经过生产实践考验的产品信息。新产品的开发只需对其中很少一部分零部件进行重新设计和制造，而绝大部分零件都将继承以往产品的信息。这不仅大大缩短产品生产周期，还提高了产品的一次成熟性。(3)产品信息的自组织性：要求产品信息模型有较强的自组织性，能够通过快

速重构，得到一种全新的产品。(4)产品信息模型的转换性：产品信息模型能够容易地在产品生命周期的不同环节进行转换。

　　产品参考模型能较好地满足上述要求，其概念如图1的上面三个模块所示。产品设计分为三个阶段：产品概念设计、零件结构设计和工艺设计。每个阶段分为三个层次。下层模型中的信息由上层模型中的信息组成。层次越低，模型中的信息量越大，同时信息标准化的难度也越大。不同层次模型的信息，其标准化内容有很大差异，并与不同的设计方法和过程相联系，其计算机实现方法也有很大不同。

3 过程参考模型

　　由于计算机应用的需要和企业设计及重组的需要，人们对过程模型进行了深入的研究。对过程模型的要求一般有以下要求：(1) 抽象化；(2) 模块化；(3)开放性；(4) 图形化。

建立过程模型首先需要有一个共同的过程模型定义，如图1右下模块所示。过程模型定义包括三层：参考体系结构、模型视图定义和模型元素定义。

参考体系结构说明了在整个系统的开发和实施过程中的全方位的、多层次的系统分析和建模方法。说明了各种视图间的关系。人们提出了多种参考体系结构，如：CIM-OSA、ARIS、IDEFx等。

　　参考模型是用于典型过程的建议模型。它不仅用于现有系统的描述也用于未来系统的描述。建立过程参考模型的目的是：使新的过程容易被用户接受；创造新的合作可能性；使过程具有一致性，从而简化系统；提高系统开发的安全性，使投资有保证；使不同的研究活动之间容易沟通；通过组织和部门的规范化，提高系统的可操作性；使组织结构的设计容易把握；提高过程中的信息质量；减少文档数量。

在过程模型定义的基础上可以建立过程参考模型。过程参考模型定义包括三层：过程参考模型、标准过程模块和基本过程术语，如图1中下模块所示。

　　参考模型应包含先进制造系统的哲理和方法。如并行工程、独立制造岛和成组单元的参考模型等。过程参考模型将与产品模型联系起来。目前的参考模型只适合于结构化的业务流程，对于自组织系统的流程的描述显然无能为力。由于对同一过程的描述详细程度要求不同，因此可有多种参考模型。

　　基本过程模块是对过程基本元素的描述，是过程模型的积木块。采用基本过程模块可以使过程具有一致性，从而简化系统，并可提高过程建模的速度。

　　在建模过程中，由于每个人的经历不同，甚至同一个人在不同的时间，往往会对同一个概念用不同的名字表示。这无疑会给后继工作带来很大的麻烦。通过规定的术语，使系统容易理解。基本术语的标准化可通过教科书、软件系统等帮助实施。

4 产品和过程参考模型的集成

　　产品和过程参考模型的集成分为两个阶段：过程模型设计阶段和实施阶段。

在过程模型设计阶段产品和过程参考模型的集成表现为:

(1) 现有企业的产品和过程模型的重组：其主要思想是对相似的产品采用相同的过程进行处理。这里的过程主要是制造过程。

(2) 根据产品模型确定过程模型：在制造企业中，产品和过程有着天然的联系。应该按市场需求决定企业的业务流程和组织结构。

　　产品属性不仅有功能和结构，还有交货期、质量、价格、批量等。所有这些决定了产品设计和制造的业务过程。过程的分类及编码大多与产品特点有关，如产品相似程度、产品类型、生产批量、产品复杂性、产品深度、技术要求、任务的特点、任务的结构化特点、生产方式、制造战略、季节影响、任务变换等，并与自动化程度、合作环境、人员素质和企业文化等有关。

　　例如：独立制造岛的过程模式的前提是：产品相似程度中高，产品类型多，生产批量为单件小批量等。

　　在过程模型实施阶段，产品和过程模型的集成体现为：

(1) 根据产品模型确定过程模型：例如：某企业根据市场需求，决定开发一种新的产品。在利用集成的产品和过程模型，对该产品的功能和结构的分析中发现：有的零部件可以采用本企业或外企业的现成产品或现有产品的变型，有的零部件需要重新设计和制造。本企业的设计和制造能力不够，可根据集成的产品和过程模型，并利用INTERNET迅速找到有关企业和人员帮助设计和制造。

(2) 根据过程模型确定产品模型：反之也可根据过程模型确定产品模型。如某企业以生产为主。现有产品生产任务不够饱满，需寻求相似产品生产任务。产品决定了过程，过程又在寻找产品。

图1 集成的产品和过程参考模型的框架

作者通讯方式：浙江大学生产工程研究所（310027）