肖 剛1,，章振杰1，張?jiān)Q，陸佳煒

(1.浙江工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，浙江 杭州 310023；2.浙江工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310023)

云制造是一種根據(jù)用戶需求組織網(wǎng)上制造資源并提供各類按需制造服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化制造新模式，旨在應(yīng)對(duì)用戶動(dòng)態(tài)多樣的制造需求，真正實(shí)現(xiàn)制造資源按需分配和使用[1-3]。云制造的提出，促進(jìn)了制造業(yè)由生產(chǎn)型向服務(wù)型和智能型的轉(zhuǎn)型升級(jí)。制造業(yè)務(wù)流程是企業(yè)進(jìn)行制造活動(dòng)的關(guān)鍵。云制造模式下，通過對(duì)制造業(yè)務(wù)流程的虛擬化和服務(wù)化，能夠?qū)崿F(xiàn)跨組織的制造資源整合、協(xié)同和共享[4-5]。企業(yè)根據(jù)制造業(yè)務(wù)需求，通過云制造平臺(tái)定制業(yè)務(wù)流程，方便地構(gòu)建、運(yùn)行和管理在線制造業(yè)務(wù)系統(tǒng)，提升了企業(yè)的制造能力和水平。用戶對(duì)于制造業(yè)務(wù)流程的需求往往具有多樣性，主要體現(xiàn)為功能層次的差異性。首先，對(duì)于同一功能層次的業(yè)務(wù)流程定制，需求具有差異性。例如，在電梯設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程定制中，帶曳引機(jī)的電梯設(shè)計(jì)流程和不帶曳引機(jī)的電梯設(shè)計(jì)流程屬于同一功能層次的不同需求。同時(shí)，對(duì)于不同功能層次的業(yè)務(wù)流程定制，也存在較大的差異性。例如，電梯的整機(jī)設(shè)計(jì)流程、電梯的曳引機(jī)設(shè)計(jì)流程、曳引機(jī)功率設(shè)計(jì)是三種不同功能層次的業(yè)務(wù)流程需求。因此，設(shè)計(jì)合適的定制方法對(duì)于滿足用戶的需求多樣性至關(guān)重要。

然而，現(xiàn)有研究并不能很好地解決以上問題，缺乏系統(tǒng)的方法對(duì)多樣化的制造業(yè)務(wù)流程需求進(jìn)行建模和管理，不利于定制過程的實(shí)現(xiàn)。鑒于此，筆者結(jié)合領(lǐng)域工程思想和多粒度建模理論，提出了一種基于多粒度特征模型的云制造業(yè)務(wù)流程定制方法。該方法采用面向特征的領(lǐng)域建模手段對(duì)制造業(yè)務(wù)流程定制過程中的多樣化需求進(jìn)行表述，能夠便捷有效地滿足用戶不同功能層次的需求，為云制造模式下的多樣化業(yè)務(wù)流程定制提供解決方案。

1 相關(guān)研究

對(duì)于云制造模式下的業(yè)務(wù)流程，李伯虎等[6]在經(jīng)營管理即服務(wù)(Management as a Service, MaaS)的理念中指出：云制造平臺(tái)可以提供各種在線業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，用戶可以根據(jù)需求進(jìn)行業(yè)務(wù)流程的個(gè)性化定制，這一過程可以通過在線租用制造服務(wù)來實(shí)現(xiàn)。宋庭新等[7]研究并開發(fā)了面向中小企業(yè)的云制造平臺(tái)，企業(yè)通過平臺(tái)定制和修改所需的制造業(yè)務(wù)流程。林廷宇等[8]根據(jù)制造任務(wù)之間的上下游協(xié)作關(guān)系，提出了基于共享模型的業(yè)務(wù)流程協(xié)同應(yīng)用模式，這些業(yè)務(wù)流程通過云制造系統(tǒng)執(zhí)行，動(dòng)態(tài)調(diào)用制造資源。針對(duì)動(dòng)態(tài)復(fù)雜的業(yè)務(wù)流程定制需求，Schulte等[9]提出了一種面向云制造的業(yè)務(wù)流程軟件框架。Ljubicic等[10]提出了一種制造業(yè)務(wù)流程編目與分類系統(tǒng)，提升了業(yè)務(wù)流程模型的演化能力和適應(yīng)能力，從而更好地幫助云制造業(yè)務(wù)流程的全生命周期管理。這些研究雖然從不同的角度對(duì)云制造業(yè)務(wù)流程進(jìn)行了分析，但并未涉及制造業(yè)務(wù)流程的功能層次性，因此不能很好地滿足企業(yè)的實(shí)際業(yè)務(wù)需求。

當(dāng)前，多粒度的概念主要被運(yùn)用于制造資源的封裝、組織和檢索，通過對(duì)制造資源或制造服務(wù)的多粒度建模，提高資源匹配、服務(wù)組合的效率和準(zhǔn)確率。譚偉等[11]提出了一種多粒度制造資源自適應(yīng)發(fā)現(xiàn)機(jī)制，該方法以制造資源分類樹為基礎(chǔ)，提高了制造資源的檢索效率。李海波[12]提出了一種基于工作流的多粒度制造資源組合方法，通過對(duì)工作流日志的挖掘得到不同粒度的資源組合方案，提高了資源組合的效率。針對(duì)制造服務(wù)信息粒度過粗、查準(zhǔn)率低的問題，董元發(fā)等[13]提出了一種制造資源的層?；庋b方法，基于此采用粒層遞歸搜索算法，提高了制造服務(wù)的檢索效率和準(zhǔn)確率。針對(duì)復(fù)雜制造任務(wù)和底層制造資源的匹配問題，Liu等[14-15]提出了一種多粒度的制造資源建模方法，并從工作流、業(yè)務(wù)活動(dòng)、資源三個(gè)角度對(duì)不同粒度的制造資源進(jìn)行了聚類，以更好地滿足復(fù)雜制造任務(wù)。然而，這些方法大多從制造資源或制造服務(wù)建模的角度出發(fā)，缺乏對(duì)云制造模式下的制造業(yè)務(wù)流程本身的關(guān)注和研究，沒有深入全面地考慮企業(yè)實(shí)際業(yè)務(wù)流程的需求，對(duì)于如何表達(dá)層次化的需求從而簡(jiǎn)化企業(yè)的定制過程沒有給出成熟有效的解決方案。

2 問題描述

在云制造業(yè)務(wù)流程定制過程中，用戶的需求存在功能層次差異性。為了便于闡述，基于多粒度思想，引入多粒度制造業(yè)務(wù)流程的概念。

定義1多粒度制造業(yè)務(wù)流程。多粒度制造業(yè)務(wù)流程是指不同功能層次的業(yè)務(wù)流程，體現(xiàn)了用戶在定制過程中的需求多樣性。圖1給出了一個(gè)電梯設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)過程中的多粒度業(yè)務(wù)流程例子。

在圖1中，MBP1～MBP5分別表示電梯整機(jī)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程、曳引系統(tǒng)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程、門系統(tǒng)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程、曳引機(jī)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程和曳引力設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程(圖中的業(yè)務(wù)流程只是示意圖，實(shí)際的情況要復(fù)雜得多)，代表了電梯設(shè)計(jì)過程中用戶不同層次的功能。其中，MBP1的功能包含了MBP2和MBP3，MBP2的功能包含了MBP4和MBP5。這里將制造業(yè)務(wù)流程的功能記為F，圖1各層次的功能關(guān)系可記為

F(MBP2)?F(MBP1)F(MBP3)?F(MBP1)F(MBP4)?F(MBP2)F(MBP5)?F(MBP2)

根據(jù)制造業(yè)務(wù)流程的不同層次功能關(guān)系，定義了粒度大小，記為G。若兩個(gè)業(yè)務(wù)流程屬于同一功能層次的，粒度大小相等。圖1中5個(gè)業(yè)務(wù)流程的粒度大小可記為

G(MBP1)>G(MBP2)G(MBP2)=G(MBP3)G(MBP3)>G(MBP4)G(MBP4)=G(MBP5)

對(duì)于不同的電梯企業(yè)，所需的電梯設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程具有多粒度性。例如企業(yè)A為電梯整機(jī)設(shè)計(jì)企業(yè)，則需要定制整機(jī)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程；企業(yè)B為曳引機(jī)設(shè)計(jì)企業(yè)，則只需要定制曳引機(jī)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程。從產(chǎn)品功能的角度，企業(yè)A的設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)需求是產(chǎn)品級(jí)的，而企業(yè)B的設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)需求是部件級(jí)的。因此，F(xiàn)(B)?F(A)，則G(A)>G(B)。當(dāng)然，對(duì)于同一企業(yè)，不同的時(shí)間段、不同的部門也需要不同粒度的設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程系統(tǒng)。例如，對(duì)于一個(gè)電梯的整機(jī)設(shè)計(jì)企業(yè)，有時(shí)采購部門需要臨時(shí)驗(yàn)算某些采購部件的曳引力，此時(shí)整機(jī)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)就顯得比較冗余，粒度更小的業(yè)務(wù)系統(tǒng)就更加合適。

因此，本研究的主要任務(wù)就是針對(duì)云制造模式下用戶不同功能層次的業(yè)務(wù)流程需求，提供一種簡(jiǎn)易有效的定制方法，實(shí)現(xiàn)多樣化的制造業(yè)務(wù)流程的定制。

3 制造業(yè)務(wù)流程定制框架

通常情況下，面向領(lǐng)域的制造業(yè)務(wù)流程定制比較容易實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橛脩舻男枨笸哂幸欢ǖ墓残?，在一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生大的變動(dòng)，因此，這些共性業(yè)務(wù)流程需求具有復(fù)用價(jià)值。領(lǐng)域工程能夠?qū)σ粋€(gè)領(lǐng)域內(nèi)共性需求和個(gè)性化需求進(jìn)行完整建模，構(gòu)建一個(gè)比較完備的領(lǐng)域需求模型，為面向云制造的業(yè)務(wù)流程定制提供了一種可行的解決方法。這里的領(lǐng)域概念不同于行業(yè)，而是指一組具有相似和相近需求的應(yīng)用系統(tǒng)所覆蓋的功能區(qū)域[16]。對(duì)于領(lǐng)域內(nèi)的制造業(yè)務(wù)流程定制來說，不同企業(yè)的制造業(yè)務(wù)流程具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性和內(nèi)聚性，表現(xiàn)為部分流程的相似或相同。例如，電梯整機(jī)設(shè)計(jì)就可以看作是一個(gè)領(lǐng)域。受到國家標(biāo)準(zhǔn)的制約，不同電梯整機(jī)設(shè)計(jì)流程具有一定的共性。因此，結(jié)合領(lǐng)域建模思想，提出了面向領(lǐng)域的云制造業(yè)務(wù)流程定制框架，如圖2所示。

圖2 面向領(lǐng)域的云制造業(yè)務(wù)流程定制框架

首先，云制造平臺(tái)管理者(平臺(tái)運(yùn)營者和行業(yè)監(jiān)管部門)組織領(lǐng)域建模人員對(duì)不同企業(yè)的現(xiàn)有制造業(yè)務(wù)流程進(jìn)行挖掘整合，并結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建一個(gè)具有全局共性和部分個(gè)性的領(lǐng)域制造業(yè)務(wù)流程，稱為全局制造業(yè)務(wù)流程，作為領(lǐng)域內(nèi)企業(yè)制造業(yè)務(wù)流程定制的持久化資產(chǎn)。該流程具有一定的完備性，能對(duì)制造業(yè)務(wù)過程進(jìn)行完整建模，兼顧了共性制造需求和個(gè)性化制造需求。全局制造業(yè)務(wù)流程建模過程如圖3所示。這一過程涉及到較豐富的領(lǐng)域知識(shí)和行業(yè)知識(shí)，領(lǐng)域?qū)＜倚枰獦?gòu)建該領(lǐng)域的用戶需求集合，主要從現(xiàn)有的制造業(yè)務(wù)系統(tǒng)、制造業(yè)務(wù)流程文檔或者標(biāo)準(zhǔn)文檔等獲取相關(guān)輸入信息，提取各個(gè)企業(yè)的制造業(yè)務(wù)活動(dòng)的流程數(shù)據(jù)，并對(duì)所獲取的流程數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。通過構(gòu)建領(lǐng)域字典，對(duì)業(yè)務(wù)活動(dòng)術(shù)語和粒度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理，得到標(biāo)準(zhǔn)的業(yè)務(wù)活動(dòng)集合。對(duì)于得到標(biāo)準(zhǔn)制造業(yè)務(wù)活動(dòng)，稱之為原子制造業(yè)務(wù)活動(dòng)。通過原子制造業(yè)務(wù)活動(dòng)之間的依賴關(guān)系(輸入輸出匹配)，構(gòu)建一個(gè)較為標(biāo)準(zhǔn)的全局制造業(yè)務(wù)流程。

圖3 全局制造業(yè)務(wù)流程構(gòu)建過程

然后，制造企業(yè)根據(jù)業(yè)務(wù)流程需求，提交至云制造平臺(tái)，平臺(tái)基于領(lǐng)域流程模型自動(dòng)為企業(yè)定制出個(gè)性化的制造業(yè)務(wù)流程，構(gòu)建不同粒度的制造業(yè)務(wù)系統(tǒng)，方便企業(yè)進(jìn)行在線管理。當(dāng)企業(yè)需要運(yùn)行定制的制造業(yè)務(wù)系統(tǒng)時(shí)(即制造業(yè)務(wù)流程執(zhí)行)，云制造平臺(tái)通過制造服務(wù)組合策略，從制造服務(wù)庫中為每個(gè)業(yè)務(wù)活動(dòng)匹配出合適的制造資源。當(dāng)流程執(zhí)行完成后，釋放制造資源(制造服務(wù))。

4 制造業(yè)務(wù)流程定制算法

在面向領(lǐng)域的云制造業(yè)務(wù)流程定制框架中，構(gòu)建合適的定制需求表述模型是首先需要解決的問題，也是定制算法實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。特征提供了一種對(duì)領(lǐng)域可復(fù)用成分進(jìn)行建模和管理的基本單元，采用面向特征的領(lǐng)域需求建模方法有利于簡(jiǎn)潔直觀地描述用戶業(yè)務(wù)需求以及需求之間的規(guī)約[17]，有利于定制過程的實(shí)現(xiàn)。因此，面向特征的建模方法常被用于領(lǐng)域需求模型的構(gòu)建。筆者采用特征模型對(duì)不同粒度的制造業(yè)務(wù)流程需求進(jìn)行建模和表達(dá)，基于此實(shí)現(xiàn)個(gè)性化制造業(yè)務(wù)流程的定制。該方法需要將全局制造業(yè)務(wù)流程映射為特征模型，并建立兩者的映射關(guān)系，用戶根據(jù)需求對(duì)特征模型進(jìn)行裁剪，最終通過映射關(guān)系得到所需的業(yè)務(wù)流程。

4.1 多粒度制造業(yè)務(wù)流程特征模型

關(guān)于特征模型[18]的主要概念為

根特征：對(duì)于每一個(gè)特征模型，都有且只有一個(gè)根特征，一般而言，根特征的名稱與當(dāng)前領(lǐng)域的名稱是相同的，且根特征始終處于被綁定狀態(tài)。

原子業(yè)務(wù)特征：表示由原子制造業(yè)務(wù)活動(dòng)抽象得到的特征。

特征之間的約束規(guī)則：可以歸納為精化關(guān)系和約束關(guān)系。其中，精化關(guān)系用于表示父子特征之間的一種二元關(guān)系。通過精化關(guān)系，將特征分為必選特征和可選特征，不同粒度和抽象層次的特征形成樹形結(jié)構(gòu)。約束關(guān)系描述了特征的綁定狀態(tài)之間具有的約束關(guān)系。特征模型中常見的約束關(guān)系包括涉及兩個(gè)特征的依賴關(guān)系和互斥關(guān)系，以及涉及父子特征的多選一和多選多約束關(guān)系。多粒度制造業(yè)務(wù)流程特征模型包含了不同粒度的特征模型，其構(gòu)建分為兩步：1)全局制造業(yè)務(wù)流程特征模型構(gòu)建；2)全局制造業(yè)務(wù)流程特征模型分解。

定義2全局制造業(yè)務(wù)流程特征模型。全局制造業(yè)務(wù)流程特征模型是領(lǐng)域?qū)＜腋鶕?jù)全局制造業(yè)務(wù)流程映射得到的領(lǐng)域需求模型，簡(jiǎn)稱全局特征模型。

定義3多粒度制造業(yè)務(wù)流程特征模型。多粒度制造業(yè)務(wù)流程特征模型是指基于建立的全局制造業(yè)務(wù)流程特征模型，通過領(lǐng)域建模人員分解得到的一系列更小粒度的特征模型，簡(jiǎn)稱多粒度特征模型。

圖4給出了一個(gè)關(guān)于電梯補(bǔ)償設(shè)計(jì)的特征模型實(shí)例。

圖4 電梯補(bǔ)償設(shè)計(jì)特征模型

圖4(a)表示電梯補(bǔ)償設(shè)計(jì)的全局制造業(yè)務(wù)流程，其中S和E分別代表起始節(jié)點(diǎn)和終止節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)分別代表一個(gè)原子設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)活動(dòng)，箭頭代表設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)活動(dòng)的依賴關(guān)系。圖4(b)表示由全局制造業(yè)務(wù)流程映射得到的全局特征模型，采用圖形化樹狀結(jié)構(gòu)表述。其中補(bǔ)償設(shè)計(jì)代表根特征，補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)代表一個(gè)父特征，補(bǔ)償繩單位質(zhì)量計(jì)算代表其中一個(gè)原子特征。每一個(gè)原子業(yè)務(wù)特征都對(duì)應(yīng)了一個(gè)原子制造業(yè)務(wù)活動(dòng)。該特征模型共顯示了4 種約束關(guān)系，例如，張緊裝置設(shè)計(jì)對(duì)于補(bǔ)償設(shè)計(jì)是一個(gè)可選特征，當(dāng)父特征補(bǔ)償設(shè)計(jì)被綁定時(shí)，子特征張緊裝置設(shè)計(jì)可以被綁定，也可以不被綁定；單位質(zhì)量對(duì)于補(bǔ)償繩是一個(gè)必選特征，當(dāng)父特征補(bǔ)償繩被綁定時(shí)，自特征單位質(zhì)量必須被綁定；補(bǔ)償繩和補(bǔ)償鏈對(duì)于補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)是多選一的關(guān)系，當(dāng)父特征補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)被綁定時(shí)，子特征補(bǔ)償繩和補(bǔ)償鏈只能有一個(gè)被綁定；張緊裝置和補(bǔ)償鏈?zhǔn)腔コ怅P(guān)系，這兩個(gè)特征不能同時(shí)被綁定。

全局制造業(yè)務(wù)流程與全局特征模型之間通過映射關(guān)系建立聯(lián)系。其中，原子制造業(yè)務(wù)活動(dòng)與原子業(yè)務(wù)特征之間是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。例如，圖4(a)中的張緊輪型號(hào)選取這個(gè)原子業(yè)務(wù)活動(dòng)映射為圖4(b)中的張緊輪型號(hào)這個(gè)原子業(yè)務(wù)特征。

以圖4中的全局特征模型為例，可以分解得到多個(gè)粒度較小的特征模型，如圖5所示。在圖5中，分解得到了兩個(gè)粒度較小的特征模型：補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)特征模型(圖5a)和張緊裝置設(shè)計(jì)特征模型(圖5b)，這兩個(gè)特征模型屬于同一功能層次，粒度大小相等。

圖5 多粒度特征模型實(shí)例

4.2 定制算法

多粒度特征模型能夠直觀地表達(dá)多樣化需求，基于此實(shí)現(xiàn)制造業(yè)務(wù)流程的定制。定制的主要任務(wù)是依據(jù)約束關(guān)系對(duì)用戶選取的特征進(jìn)行校驗(yàn)，得到符合要求的定制特征模型，進(jìn)而獲得個(gè)性化的制造業(yè)務(wù)流程。由于特征的選取依賴于用戶，可能存在多選、漏選和錯(cuò)選等情況，在這些情況下將得不到符合規(guī)約的定制特征模型，從而導(dǎo)致定制過程失敗。因此，在定制過程中采用了特征模型推薦的方法改善這一問題。定制的實(shí)現(xiàn)過程為

Step1根據(jù)不同的定制需求，確定相應(yīng)粒度的特征模型。

Step2用戶通過可視化定制頁面選取所需要的特征，得到一個(gè)特征集合(FSet)，作為用戶的原始定制需求輸入。

Step3搜索相應(yīng)粒度的目標(biāo)特征模型庫(TCase)，檢查是否存在相同的特征模型，若存在，則進(jìn)入Step 6；否則，進(jìn)入Step 4。

Step4基于特征之間的關(guān)系和約束規(guī)則，對(duì)得到的特征集合進(jìn)行驗(yàn)證，如果滿足約束條件，則可以得到一個(gè)符合規(guī)約的定制特征模型，進(jìn)入Step 6；否則，進(jìn)入Step 5。

Step5尋找當(dāng)前特征集合與目標(biāo)特征模型庫的相似案例，當(dāng)相似度超過設(shè)定的閾值C時(shí)，推薦一個(gè)相似度最高的特征模型，進(jìn)入Step 6。若沒有找到符合要求的特征模型，則定制失敗。

Step6對(duì)于得到的符合規(guī)約的特征模型，根據(jù)特征模型與業(yè)務(wù)流程之間映射關(guān)系自動(dòng)得到個(gè)性化的制造業(yè)務(wù)流程，完成定制。

具體的定制算法實(shí)現(xiàn)流程如圖6所示。

圖6 個(gè)性化制造業(yè)務(wù)流程定制算法

圖7給出了一個(gè)可行的制造業(yè)務(wù)流程定制實(shí)例。在該案例中，用戶選取的特征為{補(bǔ)償設(shè)計(jì)、補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)、補(bǔ)償鏈、型號(hào)、單位質(zhì)量}，是一個(gè)滿足約束條件的特征集合，通過算法能夠得到符合要求的個(gè)性化制造業(yè)務(wù)流程。

圖7 個(gè)性化制造業(yè)務(wù)流程定制實(shí)例

5 應(yīng)用實(shí)例

浙江省電梯行業(yè)較為發(fā)達(dá)，寧波地區(qū)的電梯零部件制造業(yè)享譽(yù)全國，杭湖地區(qū)的整機(jī)制造雄居長三角電梯產(chǎn)業(yè)之首。然而由于大多數(shù)電梯企業(yè)屬于中小型企業(yè)，在電梯設(shè)計(jì)制造過程中普遍存在制造水平不高、設(shè)計(jì)驗(yàn)證時(shí)間較長以及制造資源共享困難等問題。為此，開發(fā)了面向電梯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的云制造服務(wù)平臺(tái)，能夠?yàn)楫a(chǎn)業(yè)聯(lián)盟中的電梯企業(yè)提供制造服務(wù)。電梯設(shè)計(jì)是整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)過程中的最重要環(huán)節(jié)，關(guān)系到后面的零部件加工、裝配以及型式測(cè)驗(yàn)等。受到國家標(biāo)準(zhǔn)的約束，不同電梯企業(yè)的設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程具有一定的共性。因此，本節(jié)以電梯設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程為例，具體闡述基于多粒度特征模型的云制造業(yè)務(wù)流程定制的平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。

通過領(lǐng)域建模人員對(duì)電梯設(shè)計(jì)過程中的共性設(shè)計(jì)流程和個(gè)性化設(shè)計(jì)流程進(jìn)行分析，一共得到了321 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電梯設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)活動(dòng)，每一個(gè)業(yè)務(wù)活動(dòng)都代表了電梯設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，如表1所示，限于篇幅，僅僅展示了一部分?；谶@些設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)活動(dòng)，通過面向特征的領(lǐng)域需求建模方法構(gòu)建了多粒度特征模型。圖8給出了多粒度電梯設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程定制的平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。在定制頁面中，特征模型以樹形結(jié)構(gòu)展示。通過對(duì)全局特征模型的分解，可以得到粒度較小的特征模型，滿足小粒度的定制需求。圖8中給出了兩個(gè)不同粒度的電梯設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程定制過程：電梯補(bǔ)償設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程定制和電梯曳引系統(tǒng)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程定制。對(duì)于企業(yè)用戶，在左側(cè)特征樹中勾選所需要的特征，通過定制算法校驗(yàn)特征約束關(guān)系，得到所需的制造業(yè)務(wù)流程，顯示在右側(cè)可視化區(qū)域中。例如，在電梯補(bǔ)償設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程定制的過程中，用戶勾選了補(bǔ)償鏈單位質(zhì)量和補(bǔ)償鏈型號(hào)兩個(gè)特征，在右側(cè)可視化區(qū)域生成定制的業(yè)務(wù)流程。該業(yè)務(wù)流程包含了單位質(zhì)量計(jì)算和補(bǔ)償鏈選型兩個(gè)業(yè)務(wù)活動(dòng)。接著，用戶填寫基本的流程信息，包括流程的名稱、功能、類型等完成流程的定制。同理，以同樣的方法即可完成電梯曳引系統(tǒng)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程定制。

表1 電梯設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)活動(dòng)

圖8 多粒度電梯設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程定制平臺(tái)實(shí)現(xiàn)

為了方便企業(yè)進(jìn)行定制，平臺(tái)還提供了一種快速定制的方法。企業(yè)用戶可以瀏覽聯(lián)盟內(nèi)企業(yè)已經(jīng)定制的業(yè)務(wù)流程，如果存在符合需求的，則可以直接實(shí)現(xiàn)定制，具體實(shí)現(xiàn)如圖9所示。對(duì)于定制得到的制造業(yè)務(wù)流程，企業(yè)管理員可以通過平臺(tái)方便進(jìn)行管理，根據(jù)需求刪除一些不再需要的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，如圖10所示。

圖9 制造業(yè)務(wù)流程快速定制

圖10 已定制的制造業(yè)務(wù)流程管理

由此可見：筆者方法已經(jīng)被成功應(yīng)用于電梯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟云制造平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了多粒度電梯設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程的定制，驗(yàn)證了有效性。與現(xiàn)有的研究相比，方法主要具有如下優(yōu)勢(shì)：

1)在制造業(yè)務(wù)流程需求表達(dá)手段方面，特征提供了一種對(duì)領(lǐng)域可復(fù)用成分進(jìn)行建模和管理的基本單元，構(gòu)建的特征模型簡(jiǎn)單直觀，將抽象的需求與需求之間的約束關(guān)系進(jìn)行顯性化表述，便于用戶的理解。例如，在電梯補(bǔ)償設(shè)計(jì)特征模型中，補(bǔ)償鏈特征包含了補(bǔ)償鏈單位質(zhì)量計(jì)算和補(bǔ)償鏈型號(hào)兩個(gè)子特征，對(duì)于電梯設(shè)計(jì)人員來說，更加通俗易懂。

2)在制造業(yè)務(wù)流程需求層次化建模方面，多粒度特征模型可以根據(jù)不同粒度的用戶需求自動(dòng)地展示相應(yīng)的特征模型，通過可視化交互，不僅簡(jiǎn)化了定制的過程，還實(shí)現(xiàn)了層次化需求的復(fù)用，提高了定制的效率。以圖8為例，按照傳統(tǒng)的方法只構(gòu)建一個(gè)電梯整機(jī)設(shè)計(jì)全局特征模型，若在電梯補(bǔ)償設(shè)計(jì)時(shí)采用電梯整機(jī)設(shè)計(jì)全局特征模型，展示的特征樹會(huì)過于冗余，事實(shí)上，電梯補(bǔ)償特征模型只包含了34 個(gè)特征，而電梯全局特征模型包含了437 個(gè)特征，這將導(dǎo)致兩方面的問題：一方面，由于不必要展現(xiàn)的特征過多，定制過程中易出錯(cuò)；另一方面，需要驗(yàn)證的特征數(shù)量增大，致使驗(yàn)證過程繁瑣，降低了定制的效率。多粒度特征模型可以有效避免以上問題，具有一定的優(yōu)越性。

6 結(jié) 論

針對(duì)制造業(yè)務(wù)流程定制的多樣化需求，筆者提出了一種基于多粒度特征模型的云制造業(yè)務(wù)流程定制方法。目前，已經(jīng)被成功應(yīng)用于面向電梯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的云制造服務(wù)平臺(tái)，可以滿足不同電梯企業(yè)不同粒度的設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程需求。該方法具有以下優(yōu)勢(shì)：首先，采用了面向特征的建模手段，能夠簡(jiǎn)潔直觀地描述制造業(yè)務(wù)流程需求，易于定制過程的實(shí)現(xiàn)；其次，多粒度特征模型能夠滿足用戶不同功能層次的需求，實(shí)現(xiàn)了定制過程中需求的粒度化建模和復(fù)用。值得一提的是，對(duì)于粒度較小的制造業(yè)務(wù)流程的定制，方法能夠有效減少特征數(shù)量的驗(yàn)證，可以提高驗(yàn)證的效率。在未來的研究中，筆者方法將被應(yīng)用其他領(lǐng)域，例如，起重機(jī)、壓力容器等行業(yè)，進(jìn)一步驗(yàn)證方法的有效性。