面向網絡化協同設計的任務分解研究

趙群力

（河南工程學院計算機科學與工程系 河南 451191）

0 引言

在網絡技術支持下的網絡化協同開發技術改變了傳統的合作方式。不同設計師、設計機構、人員之間可以實現資源共享，實時互動協作參與、合作設計，避免了重復工作，提高一起工作人們的整體效率，從而提高產品設計的質量，產品設計和開發，降低成本，縮短產品的設計開發周期，提高產品服務，實現提升企業核心競爭力的目的。

產品設計存在著大量復雜的、有依賴關系的設計活動，產品的設計過程就是按照一定的順序來進行這些設計活動的過程。因此，產品協同設計的前提是任務分解，任務分解需要依據一定的原則，將總設計任務分解為多個子任務，確立各子任務之間的關系，便于設計人員進行協同設計。

1 協同設計概述

網絡化協同設計是指在計算機技術、通信技術及多媒體技術的支持下，將在地理位置上分散的各設計人員，通過協同設計系統平臺合作協同、充分利用各種設計資源，實現協同產品的設計開發的過程。

在網絡環境中，處在異地的開發人員進行產品信息的資源共享和數據通信、進行設計方案的討論、設計協同、設計結果的審核和修訂。協同設計結合了網絡技術與先進制造技術，包含了行為學、社會學等多方面的研究，深化了并行工程、敏捷制造等先進制造模式在設計領域中的應用。根據現有研究發現網絡化協同設計具有以下特點：

（1）多主體性：協同設計過程中協同人員構成較為復雜，來自不同專業、不同知識背景，在設計之初就需要整體考慮整個設計過程各個階段可能出現的各種問題，因此協同設計具有多主體性的特點。

（2）協同性：在整個協同過程中，信息的交互方包括領域內也包括跨領域信息交互，其信息交互方式也存在同步和異步交互，協同設計產品開發過程的實施有多個工作組，根據設計的需求采用不同的交互方式來組織和完成設計任務。

（3）靈活性：協同工作的過程會因為個體的不同而不同，協同工作的結果也可能會因為協同工具的增強或者個體的增長而改善，整體比較靈活沒有固定的模式。

（4）時效性：在協同設計工作中，多個用戶組成一個小組圍繞著同一個產品任務來完成，任務完成后，協同小組也就解散。

（5）共享性：協同的基本特點就是實現資源的共享，信息在知識源之間可以交流互補，以完善協同任務的效果。

（6）異地性：參與協同設計的成員分布在不同地域。

（7）互補性：參與協同的成員可以是來自不同專業，互補之間的知識。

（8）并發性和一致性：在同一時刻協同設計系統中分布在各地的協同人員有可能進行并發操作，所以系統需要保證資源數據的一致性，避免數據遭到破壞。

（9）沖突性：產品開發過程存在約束及資源沖突。另外，在產品的開發過程中設計需求的多樣性及設計人員的學科背景差異，造成合作必然存在沖突。

2 任務規劃及其任務分解

在設計過程中，設計人員以任務作為工作和調度的基本操作，任務的產生有幾種情況：可以是設計人員創建產生任務、協作小組中其他協作人員發送的任務和上級下發產生的任務。任務產生后生成任務完成計劃存放于任務隊列中，任務完成計劃的產生要考慮相關任務的時間、優先級、調度原則等參數進行指定。整個設計任務按照一定的劃分規則及原理進行任務分解，將任務分解為若干個子任務。

進行任務規劃的復雜性在于：子任務之間具有串行和并行的時間約束關系；子任務之間具有依賴性，某個子任務的修改會影響到和它關聯的其他子任務，導致關聯子任務的修改。

任務分解是按照一定的劃分原理和規則，將任務分解為幾個子任務，同時確定子任務之間的相互關系。分解粒度較粗，子任務個數太少，會導致任務的復雜度太高，影響子任務的完成，不利于協同設計；反過來，分解粒度較細，產生的子任務個數較多，任務復雜度會降低，但對子任務之間的控制和管理會提高難度。因此，任務分解是否合理，會影響整個協同設計的順利進行。

3 任務分解的原則

產品協同設計任務分解應遵循以下原則：

（1）設計人員對于分解后的子任務是否滿意。

（2）分解的任務應具有一定的相對獨立性，減少子任務之間的相互依賴關系，減少設計人員之間的信息交互。

（3）分解后的子任務要便于控制與管理。

（4）分解后的子任務完成后應易于組合裝配。

（5）子任務分解粒度要適中。

4 任務分解的方法

定義1滿意度Sij為設計組j對任務Ti的滿意程度。

滿意度分別以數值{O，O.25，0.5，0.75，1}來量化，通過模糊變量集{很不滿意，不滿意，一般，滿意，很滿意）來表示。

定義2 平均滿意度

式中m為設計小組的個數。

通過分析產品設計任務的功能和結構，將整個設計看成總任務，對其進行按層次分解，當分解的子任務不能再繼續分解，判定為最小子任務不再進行分解，否則，對子任務進行滿意度測評，如果子任務的平均滿意度達到閥值 λ（0<λ

圖1 任務結構樹

具體的分解步驟如下：

（1）按功能與結構相結合的方式將任務T分解成子任務Ti（i=1，2，…，n）。

（2）若Ti是最小子任務，則不必再分解，否則對其進行滿意度測評。

（3）若Si’>λ，則不必再分解，否則繼續對Ti進行分解。

分解后的任務是一種樹狀的層次結構，如圖1所示任務結構樹描述設計任務。在任務結構樹中，用符號T表示設計任務；符號 T1，T2……，Tn表示其子任務；符號 Ti1，Ti2，……，Tin表示Ti的子任務。總任務為樹的根節點，然后分解成多個子任務，葉子節點為最小子任務。

5 結束語

產品協同開發中的設計任務分解與分配是一個復雜的過程；其中涉及的影響因素和需要處理的信息較多，需要與企業其他信息系統協調配合，本文在分析協同設計過程特點的基礎上，提出了任務分解的原則及任務分配的數學模型，實現了整個設計任務按照一定的劃分規則及原理進行任務分解，將任務分解為若干個子任務，將合適的任務分配給合適的人的目的，對協同設計實施產生了有效驅動。

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