引言
并行工程与传统产品开发方式的本质是把产品开发的各个活动看成是一个集成的过程，并从全局优化的角度对集成过程进行管理和控制[1]。因此，从系统研究的角度，新产品开发系统建模是应用并行工程的基础。本文从产品、活动和组织的角度，对系统建模进行了分析。并在活动模型的基础上，对活动模型、产品模型和组织模型集成的方法进行了研究。
1 新产品开发系统的结构分析
我们将新产品开发系统构筑在3个层次上：产品层、活动层和组织层。产品层，主要完成产品技术文件的开发；活动层主要完成产品开发活动的改进和协调；组织层则完成产品开发的任务规划和系统的组织规划。图l是新产品开发系统的功能结构简图，它由4个模块组成：产品开发系统规划、系统组织模式开发、产品开发和活动展开。图l描述了产品层、活动层和组织层在新产品开发系统中的基本关系。从中不难看出，产品开发系统的组织模式是根据所开发产品的特点及企业的产品开发能力来建立并调整的。
在产品开发过程中，要将产品的结构分解为部件和零件，每个部件或零件又要经过一系列的开发活动才能被开发出来。显然，在产品开发过程中存在着2种约束：
(1)部件、零件之间的结构约束和功能约束。
(2)同一部件或零件，不同开发活动之间的约束，例如设计、制造活动之间的约束。
对于约束1强于约束2的产品来说，往往是将产品作为一个整体，以活动顺序定位，按照概要设计，详细设计，工艺设计的顺序依次开发出来；对于约束2强于约束1的产品来说，往往是以产品定位，对各个部件进行独立的开发。这时，产品的开发活动是以部件划分并展开的。事实上，通常的产品开发系统是以产品定位和以活动顺序定位相结合的方式建立的4究竟什么时候以活动顺序定位，什么时候以产品定位，取决于产品的复杂程度、企业的设计加工能力以及企业对此类产品开发的经验，这也是系统组织规划要考虑的问题。开发系统的产品开发团队既可以按照产品部件来划分，也可以按照活动专业功能来划分或者两者兼有。系统的组织模式要根据产品和企业的实际情况来建立，并且适时地调整[2]。
综上所述，在产品开发系统中，要将产品层和活动层综合考虑，并在此基础上建立系统的组织模式。
2 新产品开发系统模型
新产品开发系统模型由产品层、活动层和组织层组成(如图2)。前面讲到，所有产品的开发都是通过产品层的产品开发工作，活动层的活动展开工作以及组织层的系统组织工作来实现的。在产品层，产品设计人员、工艺设计人员、制造装配人员、质量保证人员等产品开发人员通过协同工作，来共同完成新产品的技术开发；同时在活动层，产品开发人员和管理人员通过对工作方法、工作能力、沟通渠道和开发过程的改进，提高产品开发的活动能力；在组织层，管理人员通过对系统组织和过程的逐步改进，提高系统的计划控制能力和决策能力。我们将产品开发系统的3层结构映射到系统模型中，在产品层，建立产品模型，实现对产品数据的管理；在活动层，建立活动模型，对产品开发活动进行管理；在组织层，建立组织模型，对产品开发系统的组织结构进行管理，并支持产品开发活动的管理、控制与协调。系统组织模型是建立在产品模型和活动模型基础之上的，通过产品模型、活动模型和组织模型的集成来构建新产品开发的系统模型。
2.1 产品层
在新产品开发模型中，产品层的核心思想是数据共享，其主要建模工具是产品数据管理(Product Data Management，PDM)。PDM是将所有与产品相关的信息及有关过程集成在一起进行管理的数据平台。通过PDM实现数据共享，可以使产品设计人员、工艺设计人员、制造装配人员和管理人员及时查看与产品相关的数据。在PDM研究的开始阶段，人们就已经认识到产品数据管理和过程管理集成的重要性，也就是在新产品开发模型中强调产品层和活动层的集成。目前主要的PDM产品，．包括metaphase公司的metaphase，Sherpa公司的DMS／PIMS，CV公司的Optgra，HP公司的Work—Manager，Formtek公司的TDM，IBM公司的Pro—ductManager等系统都包含了过程管理的内容。但是在这些PDM中，过程与工作流的管理主要靠系统的用户化和系统提供的二次开发工具经二次开发来实现。nextpage
仅仅依靠PDM，不能从本质上实现产品数据管理和过程管理的集成，问题在于：
(1)产品层的数据管理与活动层的过程管理在本质上存在着很大的差别。产品层数据管理的出发点是产品数据的封装与集成；而活动层过程管理的出发点是新产品开发任务的分配。
(2)产品开发的过程，是多个活动相互作用的过程，而不是庞大的单一过程。仅仅依靠PDM来实现产品开发建模，会使系统规划过于集中，使活动管理变得复杂。
(3)活动之间传递的信息不完全是产品信息。在新产品开发过程中，要将系统分解成一个个活动，而产品信息只是这些活动交互信息的一部分，它不能反映活动之间的控制信息和与活动相关的知识。
(4)产品数据不能反映系统的组织结构，从产品数据的角度，无法表达提高活动能力对企业部门能力的影响关系，因此不能将新产品开发管理与企业管理有机地联系起来。
2.2 活动层和组织层
基于上面的分析，仅仅依靠PDM是不能从本质上实现产品数据管理和过程管理集成的。因此，活动层和组织层的建模非常必要。前面讲到，在新产品开发模型中，产品层的核心思想是数据共享，而活动层的核心思想是活动和活动组织的改进。组织层的核心思想是过程优化。目前，活动层建模具有代表性的方法是基于代理(Agent)的方法。
前面提到，产品开发的过程，是多个活动相互作用的过程，而不是庞大的单一过程。为了降低产品开发系统的结构层次和开发模块之间的耦合，引入了Agent的概念：一个系统是由多个智能Agent组成的，每个Agent都是一个半自治系统，具有局部决策的能力[3]。Agent思想的核心是将一个复杂的大系统问题分解成一些局部的推理和决策。将人工智能的思想引入活动模型。目前，Agent研究的基本问题包括：任务的描述分解与分布通讯；交互语言与协议；Agent间行为的协调方法；Agent和系统行为建模；冲突消解等等。从中不难看出，目前Agent的研究跨越活动层和组织层，活动层的研究将注意力集中于人工智能、分布通讯和冲突消解；组织层的研究将注意力集中于任务分解和系统行为建模。
但是目前Agent的研究，过于强调Agent的智能化，而忽视了活动模型、组织模型与产品模型的集成。从信息的角度上讲，产品数据管理是建立产品开发系统模型的前提；从组织的角度上讲，产品开发任务的分解是建立产品开发系统组织的基础。因此，如何实现Agent模型、产品模型与产品开发组织模型的集成，是将Agent模型应用于实际的关键。
目前，组织层的模型主要是基于活动的模型和Petri网模型。基于活动的模型将活动分为子活动和子过程，强调活动的任务划分，例如前面讲到的基于Agent的方法。Petri网是一种图形语言，能直观地描述开发活动的流程，并反映活动并行和同步的关系，但它只是从活动任务的顺序和时间的角度来描述系统。
3 新产品开发的话动模型与产品模型、组织模型的集成
由于活动层处在产品层和组织层之间，活动模型的建立要综合考虑产品和企业两方面的因素，在系统模型中起着重要的支撑作用。新产品开发的活动模型由3个基本模型组成：即活动结构模型、活动信息模型和活动任务模型(如图3)。活动结构模型，主要描述活动的结构关系，是建立活动信息模型和活动任务模型的基础；活动信息模型，主要描述活动信息及其相互关系；活动任务模型，主要描述活动的任务分配。在系统模型中，活动层和产品层之间，活动结构模型是以产品结构为基础建立的。因此，其上建立的活动信息模型，自然很容易就能映射到相关的产品信息。活动层和组织层之间，活动结构可以反映企业进行产品开发的组织结构，而活动任务则是组织建立的根据，活动信息模型除了反映产品的相关信息以外，还要反映信息在活动之间的传递关系。这3个模型是基于原型构造的。下面通过活动结构模型的展开(如图4)，来阐述活动模型与产品模型、组织模型及企业组织之间的关系。
在活动结构原型建立的阶段，主要考虑产品结构与实现产品的企业部门之间的关系。将产品每个部件、零件的开发分解到设计、工艺设计等相应的部门，建立产品技术开发的活动主线。同时在任务模型中定义产品开发每个活动对应的技术要求和任务指标，在信息模型中定义活动的相关信息。在活动模型的展开过程中，活动任务模型的展开是联系产品层和组织层的关键。通过任务模型的展开，一方面可以明确产品开发技术主线与进程、成本、质量之间的关系，从而建立产品技术开发和企业组织职能之间的关系，并进一步展开活动结构原型。另一方面，通过任务模型中的活动能力指标，可以建立活动组织与企业职能部门能力的关系，为人员的分配提供依据。
在活动原型的基础上，活动结构需要进一步的调整。活动的重组也要同时考虑活动层、产品层和组织层的影响。产品层主要考虑信息的共享，活动层主要考虑知识的共享与减少活动目标之间的冲突，而组织层则主要考虑任务的分配。在活动模型中，产品信息以及它们在活动之g日的传递关系可以从活动信息模型中得到。而活动任务的分配及活动的相应能力可以从任务模型中得到。
4 结束语
在新产品开发系统的系统模型中，要将产品、活动和组织综合考虑。而活动模型是连接产品模型和组织模型的纽带。在系统模型中起着重要的支撑作用。活动模型的建立是实现并行工程全局优化和过程管理的基础。活动模型的建立要综合考虑产品结构、产品信息、开发任务和企业组织等多方面的因素。
