袁璐　李源　孫宏強　王文彬

摘要：從分析機(jī)載電子產(chǎn)品研制過程的多業(yè)務(wù)體系參與入手，提出了機(jī)載電子產(chǎn)品復(fù)雜研制過程的流程特性、復(fù)雜流程分解與協(xié)同邏輯，以及流程梳理和表達(dá)的實施方案。說明了用工作流管理的模型和驅(qū)動方式，實現(xiàn)企業(yè)復(fù)雜產(chǎn)品研制過程的流程梳理和業(yè)務(wù)運營，是現(xiàn)代企業(yè)管理和企業(yè)信息化的標(biāo)志和必由之路。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜工作流；協(xié)同設(shè)計；不變量

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）13-0251-03

機(jī)載電子產(chǎn)品研發(fā)過程涉及多個學(xué)科、專業(yè)領(lǐng)域，有多個體系貫穿其中。以機(jī)載計算機(jī)研制過程為例，其研制過程涉及的學(xué)科包括計算機(jī)學(xué)科、微電子學(xué)科、結(jié)構(gòu)力學(xué)、熱力學(xué)、電磁學(xué)等；涉及的設(shè)計專業(yè)包括機(jī)載計算機(jī)總體和模塊、機(jī)載總線與交換網(wǎng)絡(luò)、機(jī)電控制、機(jī)載專用軟件、機(jī)載專用集成電路、PCB、機(jī)箱結(jié)構(gòu)等；涉及的體系包括機(jī)載計算機(jī)設(shè)計技術(shù)體系、項目管理體系、質(zhì)量保證體系、適航認(rèn)證體系等。其中，產(chǎn)品設(shè)計的技術(shù)體系又可以分出若干分支，除了產(chǎn)品功能設(shè)計的技術(shù)方法體系外，產(chǎn)品的五性設(shè)計、需求管理、配置管理、仿真驗證和試驗管理等也具有一定的邏輯完整性，構(gòu)成設(shè)計體系的一些分支體系。

多個學(xué)科/專業(yè)和多重體系的疊加作用，使得機(jī)載電子產(chǎn)品研發(fā)過程的相對復(fù)雜。只有對這個復(fù)雜過程進(jìn)行多體系、多視角的梳理與解構(gòu)，才能實現(xiàn)機(jī)載電子產(chǎn)品研發(fā)過程復(fù)雜工作流的結(jié)構(gòu)表達(dá)。

1 復(fù)雜工作流

1.1 機(jī)載電子產(chǎn)品研制過程

通用機(jī)載電子產(chǎn)品開發(fā)過程模型將機(jī)載電子產(chǎn)品開發(fā)過程要求，包括設(shè)計方法和技術(shù)體系要求、設(shè)計保證技術(shù)要求、項目（型號）管理要求、質(zhì)量保證體系要求、適航支持過程要求等落實在產(chǎn)品開發(fā)生命周期活動中。該模型將機(jī)載電子產(chǎn)品開發(fā)生命周期劃分為項目啟動、產(chǎn)品需求定義、產(chǎn)品初步設(shè)計、產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計、產(chǎn)品實現(xiàn)、產(chǎn)品驗證與確認(rèn)（最終產(chǎn)品驗證及確認(rèn)）和項目結(jié)項等若干階段。

其中，產(chǎn)品開發(fā)的計劃過程在項目啟動階段和產(chǎn)品需求定義階段實施；產(chǎn)品的設(shè)計、驗證和確認(rèn)過程，以及安全性評估、可靠性/維修性/測試性分析與評估、質(zhì)量保證過程、適航支持過程等過程在產(chǎn)品需求定義、產(chǎn)品初步設(shè)計、產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計、產(chǎn)品實現(xiàn)、產(chǎn)品驗證與確認(rèn)各階段分布實施；構(gòu)型管理過程貫穿產(chǎn)品開發(fā)生命周期，如圖1所示。

1.2 復(fù)雜性分析

一個流程的復(fù)雜性通常體現(xiàn)在以下三個方面：流程的體量龐大，節(jié)點眾多；流程節(jié)點間的關(guān)系復(fù)雜；流程的控制類型復(fù)雜。由圖1的模型可以看出，機(jī)載電子產(chǎn)品研制過程的流程復(fù)雜性，多體現(xiàn)在流程體量龐大和流程節(jié)點間的復(fù)雜關(guān)系方面。

機(jī)載電子產(chǎn)品研制過程組織方式主要是逐層分解、順序執(zhí)行、問題返回，工作流形式基本是串行，以及在串行基礎(chǔ)上的一些簡單條件分支；但由于研制過程的試探性，使得產(chǎn)品研制的工作流節(jié)點之間存在反復(fù)迭代關(guān)系；而除了簡單的順序、分支和迭代關(guān)系外，研制過程中還涉及多部門協(xié)同和資源約束關(guān)系，因此，產(chǎn)品研制的工作流節(jié)點之間還存在著并行觸發(fā)和資源等待關(guān)系；此外，產(chǎn)品研制過程中，一部分流程節(jié)點會構(gòu)成相對獨立的子流程，如一些輔助任務(wù)流程等，這些子流程與主流程之間存在流程嵌套調(diào)用關(guān)系。上述種種表明，機(jī)載電子產(chǎn)品研制流程節(jié)點間的關(guān)系是復(fù)雜的。

1.3 工作流分析

工作流是一種反映業(yè)務(wù)過程的計算機(jī)化模型[1]，是為了在先進(jìn)計算機(jī)支持下實現(xiàn)業(yè)務(wù)過程集成與過程自動化而建立的可由工作流管理系統(tǒng)執(zhí)行的業(yè)務(wù)模型。在復(fù)雜性分析中，明確了機(jī)載電子產(chǎn)品研制過程主要由一系列的研制活動以及這些活動之間的順序、分支、遞歸、協(xié)同、排斥和制約等關(guān)系組成，因此，使用工作流模型[2]來梳理機(jī)載電子產(chǎn)品的開發(fā)過程，進(jìn)而建立該過程的可執(zhí)行模型是合適的。

機(jī)載電子產(chǎn)品的開發(fā)過程是一個多體系流程的協(xié)同過程，有主任務(wù)流程、輔任務(wù)流程和臨時指派任務(wù)；有強制性流程、提示性流程和條件觸發(fā)性流程。其中，所謂主任務(wù)流程，是指能夠被嚴(yán)格規(guī)范的研發(fā)流程，以研制階段的里程碑和重要結(jié)果文件作為規(guī)范要點；所謂輔任務(wù)流程，是指那些以主流程的節(jié)點到達(dá)或流出為觸發(fā)條件的流程，如部分質(zhì)量監(jiān)督流程、協(xié)同工作流程、試驗檢驗流程、仿真驗證流程、適航認(rèn)證流程等。

因此，分析機(jī)載電子產(chǎn)品開發(fā)過程的工作流結(jié)構(gòu)，將復(fù)雜流程通過結(jié)構(gòu)分解化繁為簡，是機(jī)載電子產(chǎn)品研制過程的多體系復(fù)雜工作流建模與實現(xiàn)的關(guān)鍵所在。

2多體系復(fù)雜工作流的分解

機(jī)載電子產(chǎn)品的研發(fā)流程是復(fù)雜的，但是，通過對流程的梳理和分析可以發(fā)現(xiàn)，這種復(fù)雜性可以被分解，從而被簡化。

2.1 復(fù)雜流程的結(jié)構(gòu)分解

處理復(fù)雜流程的有效方法就是“分解”——對復(fù)雜流程進(jìn)行分層分塊分解。將整個流程分解為若干子流程塊，這些子流程塊之間的關(guān)系構(gòu)成一個層次的流程表述；而每個子流程塊，又可分解為若干更低層次的子流程塊，最終實現(xiàn)復(fù)雜流程的層次分解。

首先，引入流程塊的概念，一個流程塊可定義為一組流程節(jié)點和子流程塊的集合，這些流程塊之間，以及流程塊對流程節(jié)點（單向）的流程關(guān)系限制為簡單的順序和分支關(guān)系。一個流程塊，如果僅由流程節(jié)點組成，則稱該流程塊為末級流程塊。

這種分層分塊、逐層細(xì)化的分解方法簡化了流程塊之間的流程關(guān)系，但限制了復(fù)雜流程關(guān)系的表達(dá)。因此，除了簡單的順序、分支關(guān)系外，需補充建立流程節(jié)點對流程塊的調(diào)用、觸發(fā)關(guān)系，以及流程節(jié)點之間的協(xié)同工作機(jī)制，如表1所述。

綜上所述，我們通過流程塊概念的引入和流程塊之間的流程關(guān)系的簡化，建立了復(fù)雜流程分層分塊的結(jié)構(gòu)化方法，將“大”流程分解為“小”流程，每層每塊都是“小”流程，但組合起來是“大”流程。同時，通過流程節(jié)點的調(diào)用、觸發(fā)關(guān)系的補充定義，以及流程節(jié)點之間的協(xié)同工作機(jī)制建立，使得這種復(fù)雜流程的解構(gòu)不會破壞流程內(nèi)容的表達(dá)。

2.2 機(jī)載電子產(chǎn)品研制過程的流程分解

運用多體系復(fù)雜工作流的結(jié)構(gòu)化方法分析機(jī)載電子產(chǎn)品的研制過程，可以得到支持復(fù)雜流程分解的所謂“不變量”。

流程分解中，識別子流程塊的標(biāo)準(zhǔn)是“業(yè)務(wù)完整性”和“穩(wěn)定性”。所謂完整性，是指該子流程塊應(yīng)完成一個有明確意義的業(yè)務(wù)或業(yè)務(wù)過程；所謂穩(wěn)定性，是指該子流程塊所反映的業(yè)務(wù)或業(yè)務(wù)過程整體上相對穩(wěn)定，內(nèi)容也許會有演變，但整個業(yè)務(wù)是“不變量”。

以機(jī)載計算機(jī)研制過程為例，研制階段劃分（產(chǎn)品研發(fā)生命周期的各個階段或軍機(jī)K/F/C/S/D/P階段）、專業(yè)劃分（計算機(jī)總體設(shè)計、機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計等）、交付物定義（需求規(guī)范、設(shè)計說明等）應(yīng)識別為研制過程的“不變量”。

根據(jù)“不變量”的劃分，機(jī)載計算機(jī)研制過程的分解策略為：

1）根據(jù)產(chǎn)品研發(fā)生命周期的階段劃分進(jìn)行流程第1個層次的分解；

2）根據(jù)專業(yè)劃分進(jìn)行流程的第2個層次的分解；

3）圍繞項目交付物進(jìn)行流程第3個層次的分解；

4）經(jīng)過三個層次分解后，得到的子流程塊在很多情況下已經(jīng)是可指派任務(wù)，此時，應(yīng)根據(jù)具體情況決定一個層次的流程塊是否需要進(jìn)一步分解（該流程塊的業(yè)務(wù)是否可由一個角色完成；該流程塊的業(yè)務(wù)是否產(chǎn)生一個項目交付物或一個明確定義的中間結(jié)果；該流程塊的業(yè)務(wù)是否依賴一個明確定義的信息化支撐環(huán)境）。WBS分解的末節(jié)點，應(yīng)該是不可再分的原子任務(wù)項，通常對應(yīng)一個直接的輸出物。

經(jīng)過上述方法對業(yè)務(wù)流程進(jìn)行分解后，就形成了業(yè)務(wù)流程的WBS分解結(jié)果。一般的業(yè)務(wù)流程經(jīng)過WBS分解后，會形成3-4級的層次結(jié)構(gòu)，如圖2所示。這只是流程梳理的基礎(chǔ)，流程梳理還包括其他的組成要素。

3機(jī)載電子產(chǎn)品研制過程的工作流梳理

機(jī)載電子產(chǎn)品研制過程的流程梳理內(nèi)容包括承擔(dān)研制任務(wù)的人員組織/角色分工、研制流程、數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、操作規(guī)程、設(shè)計輔助工具以及設(shè)計過程所應(yīng)遵循的規(guī)范、參考的知識、可重用的實例等。所以應(yīng)基于流程分解產(chǎn)生的WBS分解結(jié)構(gòu)從角色、工具、知識、數(shù)據(jù)、流程圖五個方面闡述流程梳理方案。

3.1 角色

經(jīng)過WBS分解后，最低層中的每一個流程塊的業(yè)務(wù)都應(yīng)該是可指派給某個角色來完成的，所以梳理角色信息十分重要。內(nèi)容包括：角色編號、角色名稱、所屬機(jī)構(gòu)代碼、能力要求、工作范圍等。

3.2 工具

機(jī)載電子產(chǎn)品研制的管理和設(shè)計生產(chǎn)過程已離不開信息化工具的支持。因此，流程梳理的內(nèi)容也應(yīng)包括相關(guān)工具的梳理。建立工具列表，說明每一項工具的專業(yè)屬性、用途、供應(yīng)商、版本、部署方式、系統(tǒng)集成需求等相關(guān)信息。

3.3 知識

流程梳理的內(nèi)容應(yīng)包括每個WBS流程節(jié)點相關(guān)知識[2]的梳理。內(nèi)容包括：知識名稱、知識來源、被引用工作項（即在WBS中哪一個節(jié)點中）等信息。

3.4 數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)流[3]是機(jī)載電子產(chǎn)品研制過程中的重要內(nèi)容，需梳理任務(wù)流中每一個任務(wù)節(jié)點的輸入/輸出數(shù)據(jù)，說明這些數(shù)據(jù)的類型/格式、數(shù)據(jù)來源、需要用到的系統(tǒng)或工具。

3.5 流程圖

依據(jù)WBS分解結(jié)果及角色、工具、知識、數(shù)據(jù)的梳理結(jié)果，可繪制對應(yīng)的流程圖。

流程圖的組成要素主要包括節(jié)點、順序和控制。其中，節(jié)點是一個個可執(zhí)行的、具體的任務(wù)單元，若將一個項目的執(zhí)行過程視為復(fù)雜任務(wù)[4]，則WBS分解的最低層的任務(wù)就是整個項目過程的任務(wù)節(jié)點；順序，就是節(jié)點的執(zhí)行順序，受一個節(jié)點的入口/出口條件、節(jié)點任務(wù)的觸發(fā)條件及任務(wù)節(jié)點間轉(zhuǎn)換規(guī)則影響；而控制，就是根據(jù)控制條件進(jìn)行的任務(wù)節(jié)點間的轉(zhuǎn)移和切換。

除了節(jié)點、順序和控制外，添加每個任務(wù)節(jié)點承擔(dān)者的角色、所需的系統(tǒng)或工具、涉及的參考知識以及該節(jié)點的輸出輸入數(shù)據(jù)，即可形成包含每個流程要素的完整流程圖。所以，繪制流程圖時，包含的對象如圖7所示。

經(jīng)過各要素的梳理，就形成了機(jī)載電子產(chǎn)品研制過程的工作流梳理結(jié)果。WBS分解將整個研發(fā)過程按層次分解，最終分解為若干可執(zhí)行任務(wù)項；角色、工具、知識、數(shù)據(jù)四個要素的流程描述則說明了任務(wù)的責(zé)任方/參與角色、所使用的工具名稱、支撐知識/實例和標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范、入口/出口條件和輸入/輸出數(shù)據(jù)；最后，形成各個層次任務(wù)的流程圖，將機(jī)載電子產(chǎn)品研制過程體現(xiàn)在流程圖中。這樣一來，就完成了機(jī)載電子產(chǎn)品研制過程工作流全方位的流程梳理。

4 結(jié)束語

一個體量龐大的復(fù)雜工作流建模，如果沒有很好地識別其內(nèi)在結(jié)構(gòu)，通過層次化、結(jié)構(gòu)化將流程化繁為簡，對于工作流模型的表達(dá)和測試來說，是災(zāi)難性的。本文通過復(fù)雜流程的結(jié)構(gòu)、不變量、層次分解形式等的討論，建立了復(fù)雜流程的結(jié)構(gòu)化方法。進(jìn)而，探討了機(jī)載電子產(chǎn)品研制過程的多體系復(fù)雜工作流梳理和表達(dá)，為機(jī)載電子產(chǎn)品開發(fā)過程模型的實現(xiàn)探尋了理論基礎(chǔ)。

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