面向网络化协同设计的任务分解研究

赵群力

（河南工程学院计算机科学与工程系 河南 451191）

0 引言

在网络技术支持下的网络化协同开发技术改变了传统的合作方式。不同设计师、设计机构、人员之间可以实现资源共享，实时互动协作参与、合作设计，避免了重复工作，提高一起工作人们的整体效率，从而提高产品设计的质量，产品设计和开发，降低成本，缩短产品的设计开发周期，提高产品服务，实现提升企业核心竞争力的目的。

产品设计存在着大量复杂的、有依赖关系的设计活动，产品的设计过程就是按照一定的顺序来进行这些设计活动的过程。因此，产品协同设计的前提是任务分解，任务分解需要依据一定的原则，将总设计任务分解为多个子任务，确立各子任务之间的关系，便于设计人员进行协同设计。

1 协同设计概述

网络化协同设计是指在计算机技术、通信技术及多媒体技术的支持下，将在地理位置上分散的各设计人员，通过协同设计系统平台合作协同、充分利用各种设计资源，实现协同产品的设计开发的过程。

在网络环境中，处在异地的开发人员进行产品信息的资源共享和数据通信、进行设计方案的讨论、设计协同、设计结果的审核和修订。协同设计结合了网络技术与先进制造技术，包含了行为学、社会学等多方面的研究，深化了并行工程、敏捷制造等先进制造模式在设计领域中的应用。根据现有研究发现网络化协同设计具有以下特点：

（1）多主体性：协同设计过程中协同人员构成较为复杂，来自不同专业、不同知识背景，在设计之初就需要整体考虑整个设计过程各个阶段可能出现的各种问题，因此协同设计具有多主体性的特点。

（2）协同性：在整个协同过程中，信息的交互方包括领域内也包括跨领域信息交互，其信息交互方式也存在同步和异步交互，协同设计产品开发过程的实施有多个工作组，根据设计的需求采用不同的交互方式来组织和完成设计任务。

（3）灵活性：协同工作的过程会因为个体的不同而不同，协同工作的结果也可能会因为协同工具的增强或者个体的增长而改善，整体比较灵活没有固定的模式。

（4）时效性：在协同设计工作中，多个用户组成一个小组围绕着同一个产品任务来完成，任务完成后，协同小组也就解散。

（5）共享性：协同的基本特点就是实现资源的共享，信息在知识源之间可以交流互补，以完善协同任务的效果。

（6）异地性：参与协同设计的成员分布在不同地域。

（7）互补性：参与协同的成员可以是来自不同专业，互补之间的知识。

（8）并发性和一致性：在同一时刻协同设计系统中分布在各地的协同人员有可能进行并发操作，所以系统需要保证资源数据的一致性，避免数据遭到破坏。

（9）冲突性：产品开发过程存在约束及资源冲突。另外，在产品的开发过程中设计需求的多样性及设计人员的学科背景差异，造成合作必然存在冲突。

2 任务规划及其任务分解

在设计过程中，设计人员以任务作为工作和调度的基本操作，任务的产生有几种情况：可以是设计人员创建产生任务、协作小组中其他协作人员发送的任务和上级下发产生的任务。任务产生后生成任务完成计划存放于任务队列中，任务完成计划的产生要考虑相关任务的时间、优先级、调度原则等参数进行指定。整个设计任务按照一定的划分规则及原理进行任务分解，将任务分解为若干个子任务。

进行任务规划的复杂性在于：子任务之间具有串行和并行的时间约束关系；子任务之间具有依赖性，某个子任务的修改会影响到和它关联的其他子任务，导致关联子任务的修改。

任务分解是按照一定的划分原理和规则，将任务分解为几个子任务，同时确定子任务之间的相互关系。分解粒度较粗，子任务个数太少，会导致任务的复杂度太高，影响子任务的完成，不利于协同设计；反过来，分解粒度较细，产生的子任务个数较多，任务复杂度会降低，但对子任务之间的控制和管理会提高难度。因此，任务分解是否合理，会影响整个协同设计的顺利进行。

3 任务分解的原则

产品协同设计任务分解应遵循以下原则：

（1）设计人员对于分解后的子任务是否满意。

（2）分解的任务应具有一定的相对独立性，减少子任务之间的相互依赖关系，减少设计人员之间的信息交互。

（3）分解后的子任务要便于控制与管理。

（4）分解后的子任务完成后应易于组合装配。

（5）子任务分解粒度要适中。

4 任务分解的方法

定义1满意度Sij为设计组j对任务Ti的满意程度。

满意度分别以数值{O，O.25，0.5，0.75，1}来量化，通过模糊变量集{很不满意，不满意，一般，满意，很满意）来表示。

定义2 平均满意度

式中m为设计小组的个数。

通过分析产品设计任务的功能和结构，将整个设计看成总任务，对其进行按层次分解，当分解的子任务不能再继续分解，判定为最小子任务不再进行分解，否则，对子任务进行满意度测评，如果子任务的平均满意度达到阀值 λ（0<λ

图1 任务结构树

具体的分解步骤如下：

（1）按功能与结构相结合的方式将任务T分解成子任务Ti（i=1，2，…，n）。

（2）若Ti是最小子任务，则不必再分解，否则对其进行满意度测评。

（3）若Si’>λ，则不必再分解，否则继续对Ti进行分解。

分解后的任务是一种树状的层次结构，如图1所示任务结构树描述设计任务。在任务结构树中，用符号T表示设计任务；符号 T1，T2……，Tn表示其子任务；符号 Ti1，Ti2，……，Tin表示Ti的子任务。总任务为树的根节点，然后分解成多个子任务，叶子节点为最小子任务。

5 结束语

产品协同开发中的设计任务分解与分配是一个复杂的过程；其中涉及的影响因素和需要处理的信息较多，需要与企业其他信息系统协调配合，本文在分析协同设计过程特点的基础上，提出了任务分解的原则及任务分配的数学模型，实现了整个设计任务按照一定的划分规则及原理进行任务分解，将任务分解为若干个子任务，将合适的任务分配给合适的人的目的，对协同设计实施产生了有效驱动。

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