面向PLM的CSCW系统框架设计

面向PLM的CSCW系统框架设计

   文首先介绍的产品全生命周期和计算机支持的协同工作的背景知识。在此基础上提出了CSCW系统的协同工作如何看做支持PLM各个阶段工作的问题，针对此问题。本文根据CSCW系统特征和PLM的各阶段任务，设计了“面向PLM的CSCW系统框榘”，并对谊框架的功能模块和相互协同工作关系进行了详细研究，然后论述了面向PLM的CSCW承统的三种关键技术和承统框架的实现．最后阐述了本文研究中存在的不足和以此为基础以后进一步研究的方向。
 
1理论背景和问题提出
    产品全生命周期管理(Product Lifccycle Management,PLM)是近20年市场竞争和技术演化的结果。PLM是一种技术，也是一种理念。它试图探索在Interaet环境下，产品相关数据和过程如何多视角、全周期地支持企业的运营运作过程。这一方面会给企业带来更强大的产品创新和迅速占领市场的能力，而且也为企业信息化建设带来前所未有的严峻挑战和发展机遇。
 
    PLM就是管理产品整个生命周期中(包括需求分析、概念设计、详细设计、产品生产、销售、售后服务、回收报废)相关的数据和过程，支持扩展企业中信息生成和利用的集成平台。PLM系统的体系结构要求必须包含各种协同机制，如工作流、电子邮件、镜像、生命周期等，协同技术允许团队共同进行实时和非实时的协作和交流，消除环境、地域和异构软件所带来的沟通障碍。
 
    计算机支持的协同工作(Computer Supported Cooperative Work,CSCW)的思想是1984年由美国MIT的Grief和DEC的Cashman提出的，它建指分布在异地的某群体中的人员，在计算机的帮助下，得到一个虚拟的共享环境，交互磋商，快速、高效地共同完成一项任务。CSCW的实质就是在分布式环境下，利用计算机支持用户之间的交互，它是在企业内部或企业联盟中进行产品全生命周期管理的重要支持手段，面向产品全生命周期的计算机支持的协同工作可分为设计协同、生产协同、商务协同、知识协同和资源协同五个方面。
 
    这五个方面的协同工作可以看做支持产品的需求分析、概念设计、详细设计、产品生产、销售、售后服务和回收报废等生命周期中的各个阶段。CSCW的协同工作与PLM各阶段的任务之间是什么样的关系?它是如何支持PLM中各阶段的任务?它们之间以什么样的系统结构相互工作?以及这中间的关键技术是什么?这是本文重点研究解决的问题。
 
2面向PLM的CSCW系统框架
    在实际应用中，为支持面向产品全生命周期的协同工作，CSCW系统框架必须划分成四个不同层次，即数据库层、CSCW层、PLM层和用户层，如图1所示。

    数据库层包括资源数据库、知识数据库、设计数据库、生产数据库、商务数据库、协同控制库和协同管理库等七个数据库。资源数据库主要存储管理生产制造过程所需的各种物质资源的相关数据，知识数据库 存储管理企业的知识资源，例如手册数据、模型数据、决策数据、经验数据等等。设计数据库主要存储产品生命周期中设计阶段的数据，设计阶段又可细分为需求分析、概念设计、详细设计等。
 
    生产数据库则存储产品生命周期中生产阶段的相关数据，例如原材料、库存、时间、车间、数量等等．商务数据痒主要用来存储管理产品销售、售后服务和回收报废阶段的材料数据。协同控制库和协同管理库则是用来管理和控制各个数据库，保证CSCW层各模块之间有效的协同工作。
 
    CSCW层包括设计协同、生产协同、商务协同、知识协同和资源协同五个协同模块。
    (1) 资源协同就是利用互联网，灵活两快速她组织生产制造过程所需的各种社会资源。把分散在不同地区的生产设备资源、人力资源以及各种核心能力，迅速地组合成开放的、集成的、协同的网络联盟。在动态异地资源约束的条件下，通过对制造资源进行快速配置，确定零部件制造的合作伙伴，优化产品制造过程，并对产品制造合作伙伴的管理工作流程进行控制，从而缩短产品开发周期，降低产品成本，提高产品质量。
 
    (2) 知识协同的基础是知识集成和知识管理。知识协同可以使分散的企业知识库、文挡库以及外部的Intemet网站等知识资源集成起来，实现企业的知识共享。知识协同通过知识管理激励企业员工的工作精神，运用集体智慧建设企业文化和学习型组织等。从而实现利用知识数据进行正确决策，对资源进行有效配置，以达到综合智能化决策。
 
    (3)设计协同是指两个或两个以上来自不同专业领域的设计主体，通过一定的信息交换和相互协同机制分别完成各自的写作任务，以实现协同设计的共同设计目标，协同设计按地域和时间可分为集中式同步设 计、集中式异步设计、分布式同步设计和分布式异步设计。
 
    (4)生产协同通过交换共享关于产品设计的信息和知识，从而提高产品制造过程中决策的正确率，减少返工次数，加速决镱的过程，进而提高生产效率。
 
    (5)商务协同主要包括客户关系管理和供应链管理两个方面．良好的客户关系和通畅的供应链是产品销售和售后服务的有利保障。CSCW通过制定产品方案、材料定额、工时定额等工作与客户关系管理系统运作产品的报价。并通过产品分解、制定分工、路线规划等工作与供应链管理协同运作供应商的选择。
 
    资源协同和知识协同是是CSCW层的基础，贯穿于整个PLM层的产品全生命周期。设计协同主要支持产品生命周期中的需求分析、概念设计和详细设计三个阶段。生产协同用来协同产品生产阶段所需的各种资源和知识。商务协同通过客户关系管理和供应链管理支持产品的销售、售后服务和回收报废三个阶段。
 
    用户层包括用户界面和虚拟环境两个模块，用户通过用户界面和系统进行交互。在基于C／S结构的系统中，用户通过客户端界面与系统进行交互：在基于B，s结构的系统中，用户通过浏览器与系统进行交互。虚拟环境是用户界面的一个扩展，在虚拟环境中用户可以通过头盔显示器、有线手套等输入设备与系统进行交互，就仿佛置身子真实环境中一样。
 
    数据库层和CSCW层之间的信息交换是基于数据库技术(例如主流的关系数锯库)。通过数据库语言(例如比较通用的SQL语言)对数据进行访问和管理。在本文提出的系统框架中，不仅包括对数据的访问和管理，同时还包括数据库自身的数据交换和数据库系统维护。CSCw层和PLM层之间的信息交换是以时圊为轴线。在产品生命周期中的不同阶段，CSCW层根据一定的权限访问数据库层，从数据库层获取服务同时为PLM层提供服务。
 
    PLM层和用户层之间通过用户界面相互交换信息。具体来讲，在C／S结构中用户界面就是客户端，B／S结构中用户界面就是Web访问界面。在本文第四部分框架实现中，通过Web界面进行访问和管理，在必要时，通过Web界面启动客户端，进入实时协同工作的虚拟空间，即用户层中的虚拟环境层。
 
3面向PLM的CSCW系统关键技术
    面向PLM的CSCⅣ系统的关键技术主要包括数据库技术、虚拟现实技术和多媒体技术．
3．1数据库技术
    CSCW强调人人交互，追求“WYSIWIS”(whatYou SeeIs What I See)的效果，故数据库技术在CSCw中起着重要的作用。与传统的应用软件系统相比，面向PLM的CSCW系统具有诸如多级存取权限、复杂Undo操作、并发控制、分布性、时态性、实时性、主动性、移动性、多媒体性、感知性等特点，这些特点对数据库提出了新的要求。
 
    数据库技术已经发展到了非常成熟的阶段，市场上也存在很多功能强大的数据库产品．例如从高端的Oracle和DB2到中游的MS SQL Server再到开源的MySQL和PostgrcSQL。近年来随着数据库及其相关技术的快速发展，基于已有的数据库产品，大量新一代数据库及其掘关技术被广大科研工作这提出，如分布式数据库、实时数据库、时态数据库、移动对象数据库、时空数据库、协同数据库、多版本数据库等等。
 
面向PLM的CSCW系统的实现必须以数据库作为底层基础，而且为了更好地支撑不同方面的协同工作。需要用专门的数据库管理不同的协同工作数据，并对这些数据加以协同控制和管理。
 
3．2虚拟现实技术
    虚拟现实(Vtrtual Reality，VR)技术是利用计算机建立的人工媒体空间，它是虚拟的。但又具有真实感。通过多媒体传感交互设各使人进入一种虚拟的环境，产生身临其境的感觉。这种虚拟环境是通过计算机生成的一种环境，它可以是真实世界的模拟体现，也可以是构想中的世界。
 
    虚拟现实具有立体感的视觉效果、主角在虚拟环境中的存在感、多感知性、闭环的交互方式和动态显示等特征。而其中的自主性、存在感和交互性是虚拟现实的三大要素，并以这三大要素作为评价虚拟现实系统性能的指标。
 
    当今，面向PLM的CSCW中还没有引入虚拟现实技术，用户最多只是通过友好的客户端或浏览器界面进行相互协同工作。如果能够在面向PLM的CSCW中看做利用虚拟现实技术，则可以使分散于不同地域的工作人员通过头盔显示器、有线手套等输入设备与系统进行交互，就像在同一间办公室里一起协同工作一样。而虚拟现实技术的引入只需在图1的用户层中的用户界面上扩展到虚拟环境，使用户在虚拟环境中，通过用户界面与系统进行交互，从而实现相互之间的协同工作。
 
3．3多媒体技术
    多媒体技术就是融合了两种或两种以上媒体的一种人机交互式信息交流和传播的媒体，其使用的媒体包括文字、图像、图形、动画、音频和视频等。多媒体技术具有综合性和交互性的特点．综合性就是多媒体技术融通信、娱乐和计算机于一体，完成音频视频信号的采集、压缩、处理、传输、显示和播放输出。多媒体技术的交互性就是人们利用多媒体计算机组成的通信系统自由地选择或加工图像、声音、文字或数据等形式的信息，实现人机交互的功能。
    多媒体技术的综合性和交互性特点，使得协同工作人员可以通过多媒体技术可以实现人机交互，进而实现CSCW强调的人人远程交互，进一步实现人人协同工作，即如图2所示。

4面向PLM的CSCW系统框架实现
    面向PLM的CSCW系统框架实现如图3所示，其最底层是依靠数据库的支持，即根据CSCW系统协同工作的五个方面分出的一种数据库：资源数据库，知识数据厍、设计数据库、生成数据库和商务敬据库，他们按照图1提出的系统框架主持PLM各个阶段的工作。在这种数据库的上层是悱同控制库目协目管理库。其主要功能是控制自管理最底层的五种数据库。而中间集成平台负责整合底层数据库资源使其正常高效的支撑上层客户端的协同工作，并向上层的客户端提供服务，同时接受来自上层客户端的服务请求。
 

    该系统的用户可以根据实际需要进行具体划分，大体可以分为系统管理员和普通用户两类。系统管理员负责管理整个系统，也可以根据其管理权限的干同再具体分类，他可以直接管理任何敲据库、服务器和客户端界面。以保证整个系统正常运转，并使各个普通用户在该系统协同完成各相应的工作。
 
    普通用户就是使用谆系统进行协同工作的人员，但是在PLM的不同阶段可能包括的人员也不尽相同，例如在产品的设计阶段，普通用户主要包括市场需求分析人员和设计人员。在产品生产阶段，普通用户主要包括军部件供应商和生产人员。他们只需经过简单的培训熟悉谊系统的各种功能，并达到熟练使用系统进行作的程度即可，如果对该系统的使用有任何问题可以咨询公司的信息部门系统管理员。
 
    在客户端工作人员以各自的身份权跟通过浏览器登录到Web协同工作界面访问该系统，选择查看各种产品各个阶段的各种协同工作的相关信息，列如设计计阶段的协同工作进展情况，售后服务阶段的维护情况等等。在必要的时候，工作人员可以登录到web协同工作界面的子模块——“多媒体协同工作界面”，在多媒体协同工作界面里进行相关的协同工作，例如在PLM的需求升析阶段进行需求数据的协同分析，在PLM的设计阶段进行产品的协同设计，在PLM的生产阶段进行产品生产数据的协同分析与处理，在PLM的售后服务阶段进行产品的协同售后服务工作(维修、管理、回收、报废等)。