基于工作流的總體研制流程跟蹤管理系統設計

邱亞男，于雪松，陳思佳

基于工作流的總體研制流程跟蹤管理系統設計

邱亞男，于雪松，陳思佳

（北京宇航系統工程研究所，北京，100076）

為了滿足高密度發射下總體設計研制進程管理的需求，提出并實現了基于工作流技術的總體研制流程跟蹤管理系統，協同總體各專業對多任務進行設計，固化了研制流程模板知識庫管理，解決了發射任務六大里程碑管理，通過與AVΙDM系統計劃管理模塊和文檔管理模塊的集成，實現了對整個研制任務所有步驟進行統一跟蹤、統一下發到AVΙDM項目管理，最終完成研制任務的閉環管理，確保研制進度受控，減少研制風險。

工作流；總體研制流程；跟蹤管理系統；研制流程模板；AVΙDM

0 引 言

火箭產品的高密度發射，對頂層設計單位在較長的研制時間內帶來眾多的設計、出廠準備、出廠測試、靶場發射、結果分析等并行處理工作。由于任務繁重、人員流動頻繁，但技術狀態的控制、問題的及時處理、研制工作的進度保證等各環節卻不容有失，給火箭頂層設計單位帶來較大的工作壓力。

在這種高密度發射的緊迫形式下，總體設計單位卻沒有一個統一的平臺對各發射任務的研制進展情況進行管理，只能依靠定期召開調度會，通報研制進展和待協調問題。各專業之間的接口主要靠設計員間的主動協調和主任設計師的督促，最終的計劃節點由AVΙDM項目管理模塊確保，但AVΙDM項目管理模塊只能下發單個任務，單個任務的跟蹤管理，任務間沒有前后置關系，且不能以甘特圖的形式整體監控型號研制任務的完成情況，導致工作效率低下、各設計專業間的信息交流不充分全面[1]。因此，現有的AVΙDM項目管理模塊已經不能滿足型號研制任務的需求，亟需開發一套專用于總體研制進度、研制專題的管理平臺。通過該平臺協同總體各專業對多任務進行設計，確保研制進度受控，減少研制風險。因此，本文提出并實現了基于工作流技術的總體研制流程跟蹤管理系統，依托火箭產品將現有的AVΙDM管理平臺與設計員需求緊密結合，經過需求分析、方案設計、代碼實現、代碼測試等階段的工作，完成了基于工作流技術的總體研制流程跟蹤管理系統的研發工作。

1 工作流技術

工作流就是通過計算機技術，使業務過程的部分或整體在網絡環境中實現自動化和電子化，使某項業務可以按照預定義的規則在多個參與者之間傳遞信息、文檔或任務的過程自動進行，從而能夠在計算機上完整實現整個業務流程，達到目標[2]。

該技術起源于20世紀70年代中期的生產組織和OA領域[3]，通過將工作分解為任務、角色，按照一定的規則執行這些任務并對它們進行監控，提高效率。工作流是一類能夠完全或者部分自動執行的業務過程，根據一系列過程規則，文檔、信息或者任務能夠在不同的執行者之間傳遞[4]。工作流模型是工作流管理系統的核心，工作流管理聯盟（Workflow Management Coalition，WFMC）的工作流參考模型是目前工作流系統開發的典型參考模型，該模型給出了工作流系統的相關術語、體系結構及應用接口，包括工作流執行服務、過程定義工具、工作流管理工具、工作流客戶端應用程序和其他的工作流執行服務5個基本組件[5]。

在總體研制流程跟蹤管理系統中引入工作流技術，有如下優點：

a）項目管理系統的工作流程中，存在橫向關聯關系的工作步驟都可在功能界面中顯示這種關聯關系[6]；

b）每一個工作步驟都能夠設定當前步驟的完成時間范圍、優先級別、完成人，支持與AVΙDM系統中的任務進行關聯，同時，用戶也能夠隨時上傳任務相關文件；

c）系統提供了2個流程步驟之間的任務關聯，即只有上一步驟滿足完成條件情況下，方可跳轉到本步驟，并將上游步驟已經完成的任務情況反饋到當前流程步驟；

d）根據不同權限，滿足權限的用戶可對權限允許范圍內的流程步驟進行管理，完成增、刪、改等功能；

e）系統能夠隨時查看任務執行情況，并且以甘特圖的形式查看任務執行進度[7]。

2 基于工作流的系統架構

研制流程跟蹤管理模塊包含型號任務管理、研制流程模板管理、型號研制流程管理、研制流程跟蹤管理、任務統計5個主要功能模塊。研制流程跟蹤管理模塊基于AVΙDM系統開發，作為AVΙDM的獨立功能模塊方式設計，采用AVΙDM工作流引擎技術實現。同時研制流程跟蹤管理模塊作為AVΙDM系統的一部分，可以充分借用AVΙDM的系統管理、產品管理、項目計劃管理、文檔管理功能，實現研制計劃管理、權限分配、過程文檔管理等。研制流程跟蹤管理系統架構見圖1。

圖1 總體研制流程跟蹤管理系統架構

該系統實現了如下目標：

a）構建型號研制任務的研制流程知識模板，實現了知識的積累；

b）確定并固化了型號研制流程的里程碑節點，減輕了設計師的工作負擔，提高了計算準確性；

c）實現了研制流程實例化，即根據知識模板自動完成研制計劃編制，簡化了研制流程的編制過程；

d）實現了型號研制任務的流程跟蹤，便于參與研制任務的相關人員了解研制任務進展情況和過程中產生的相關文檔、提交物的狀態，實現對研制全過程的監控；

e）在滿足研制任務的研制流程管理的同時，滿足了臨時研制任務的管理需求；

實現研制流程跟蹤管理系統同步計劃項到AVΙDM平臺項目管理模塊。

2.1 任務管理

每個研制任務可以定義6個里程碑：電氣系統齊套、電氣系統綜合實驗、總裝齊套、完成總裝、完成出場測試、火箭出廠，完成這6個重要的里程碑標志著本次研制任務的完成。通過這6個里程碑，系統按模板公式自動計算基本流程的開始、結束時間。

2.2 研制流程模板管理

系統提供將型號研制流程模板以知識的方式進行固化，固化的內容包含：流程步驟、流程步驟文檔屬性、流程步驟與文檔、步驟前后置關系4部分內容。每一個流程步驟需要配置以下信息：步驟名稱、步驟周期、輸入文檔、輸出文檔、是否關鍵節點、步驟的前置任務步驟、步驟輸入文檔是否為其它步驟的輸出文檔、步驟輸出文檔等。

主管領導可以對研制流程模板進行維護，更改步驟編輯責任人，導入Excel格式模板。

2.3 研制流程管理

研制流程包括研制流程及臨時流程，一個研制任務可以擁有多個臨時流程，但只能有一個研制流程。研制流程的生命周期分為4個階段：編制階段、審批階段、進行階段、完成階段，總體研制流程跟蹤管理系統研制流程亦劃分為4個狀態：編制狀態、審批狀態、執行狀態、完成狀態。

圍繞研制流程的狀態變化，研制流程管理過程主要包括：研制流程編制、研制流程送審、研制流程啟動、研制流程調整、設計外來輸出文檔狀態維護及臨時性研制流程等6大功能，過程描述如圖2所示。

圖2 總體研制流程跟蹤管理業務過程描述

2.3.1 研制流程編制

在研制流程編制功能中，研制流程應由系統根據研制流程模板自動生成，用戶可以對系統自動生成的標準研制流程進行調整，調整內容包含步驟周期、開始時間、完成時間、是否關鍵節點、輸入輸出文檔、輸出文檔執行人。

研制流程中涉及的各個步驟具有完成時間自動計算功能，用戶設定好各個步驟的任務周期、研制任務整體完成時間后，系統可以自動計算出各個工作步驟的完成時間。

2.3.2 研制流程送審

用戶可以利用研制流程送審功能實現對編制好的研制流程送審，并將送審信息傳遞到審批人工作臺面。

在研制流程送審功能中，審批人可以通過頁面查看研制流程信息，做審批通過或退回處理。

2.3.3 研制流程啟動

在研制流程啟動功能中，用戶可以啟動經過審批通過的研制流程，此時，軟件將自動根據流程步驟信息傳遞給AVΙDM項目管理模塊，AVΙDM項目管理模塊根據輸出文檔情況將研制流程步驟分解創建相應的計劃項并下發執行。

2.3.4 研制流程調整

根據用戶權限，研制流程管理模塊能夠對還沒有開始執行的步驟及其后續步驟進行調整，調整內容包括：總體完成時間、步驟周期、開始時間、完成時間、是否關鍵節點、步驟輸入文檔、步驟輸入文檔等內容。

該操作保存后研制流程實時同步到計劃管理模塊，不需要再通過審批后生效。該操作通過權限進行控制。

2.3.5 設計外部輸入文檔狀態管理

根據用戶權限，設計外部輸入文檔狀態功能能夠對其他單位所提交的外部輸入文檔狀態進行維護。

2.3.6 臨時性研制流程管理

臨時性研制流程管理功能包括：臨時性研制流程的創建、送審、調整及外來輸入文檔狀態維護等功能。根據用戶權限，臨時任務創建功能應至少包括2種創建方式：

a）在線設計方式：用戶在流程跟蹤管理模塊中逐條插入步驟信息；

b）離線編輯方式：用戶通過導入標準Excel表格完成臨時任務的創建。

臨時任務創建后的送審、發布到計劃管理等過程與基本研制流程的管理過程一致。

臨時性研制流程與型號研制流程的區別如下：a）臨時流程不體現步驟之間、文檔之間的關系；b）不能通過模板自動創建，無法自動計算各步驟的起止時間；

c）臨時流程步驟的開始時間、結束時間必須介于研制流程總體開始、結束時間之內。

2.4 研制流程跟蹤

系統提供了基于甘特圖的研制流程進度監控功能，可以監控研制流程、臨時性研制流程的整體執行進度情況，包含發射任務批次名稱、流程名稱、計劃開始時間、計劃完成時間等信息；分別利用不同的顏色展示各個流程的按時完成率、延期完成率、延期未完成率、計劃總數等信息，可以深度挖掘每個研制流程具體步驟的完成情況。

2.5 任務統計

系統支持2種統計方式：

a）單流程信息統計：用戶可以對某產品某批次名稱中的某個流程下所有流程步驟完成情況進行統計，流程步驟將按照流程步驟的完成時間進行順序排序；

b）多流程信息統計：用戶可以對某產品某批次名稱下所有流程下的流程步驟完成情況進行統計，包括研制流程和臨時性研制流程，所有流程步驟將按照流程步驟的完成時間進行順序排序。

3 關鍵技術分析

3.1 研制流程模板

研制流程跟蹤管理的核心是研制流程知識模板的建立，通過研制流程知識模板的方式，將研制流程固化下來，具體的研制流程實例都是基于知識模板進行創建的。研制流程模板固化了某火箭發射任務周期內的所有研制流程步驟、步驟的輸入/輸出文檔、流程步驟之間的上下游關系、步驟執行周期（起止時間）的計算公式，形成了規范的、能夠適用于該火箭的研制流程模板。

3.2 流程步驟執行周期的自動計算

根據研制流程模板和模板內置的步驟執行周期計算公式，通過六大里程碑節點時間的確定，實現了流程步驟執行周期的自動調整算法，支持自動逆推研制流程中每一個研制步驟的開始時間、結束時間；支持某個流程步驟的執行周期調整后所引起的下游步驟執行周期的聯動調整，極大地提高了工作效率和質量。

3.3 與AvPlan的交互接口

AvPlan是AVΙDM平臺中項目管理模塊的簡稱，提供了完整的計劃管理內容：型號EPS樹維護、計劃編制、計劃審批、計劃調整、計劃執行、計劃跟蹤、監控視圖、綜合報表等[8]。本系統通過與AvPlan的數據交互接口，能夠實現：

a）研制流程經過審批通過后，將自動發送到AvPlan，并生成相應的項目計劃項；

b）系統將自動提取每一個項目計劃項的完成狀態，并反饋到系統中，自動更新下游流程步驟的輸入文檔的狀態；

c）實現雙向的流程及文檔狀態同步。

研制流程跟蹤管理模塊與AVΙDM計劃管理模塊、文檔管理模塊在數據上的全面集成，使流程跟蹤管理模塊與AVΙDM現有模塊有機地融合，最大限度地發揮現有系統的功能，減少開發工作量。

4 應用效果

目前基于工作流的總體研制流程跟蹤管理系統已部署到各單位AVΙDM平臺，取得了顯著的應用效果。

a）計算效率提升。

原有的工作方式中，設計師需利用Excel表格手工計算各項研制工作周期，需要花費幾個小時，該系統通過6個里程碑節點按模板公式自動計算基本流程的開始、結束時間，只需要幾分鐘即可完成，工作效率提高幾十倍。

b）流程設計閉環且有據可依。

原來的工作方式是1人計算，多人協同校驗，然后才能提交到AVΙDM平臺，致使設計流程不嚴謹[1]。通過此系統，AVΙDM自動化計算，使流程閉環，且屬性是AVΙDM計劃，本身具有流程控制特性，使研制流程的制定有據可依，責任明確。

c）設計文件管理方便。

原有的工作方式中，設計文件按專業分散管理；通過此系統，設計文件按任務集中管理，每次研制任務的設計報告集中式管理，便于查找。

圖3為設計文件管理方式的比較。

圖3 設計文件管理方式比較

d）各項關聯數據集中管理。

前置任務分為：本單位內部專業數據及協同單位提供的設計文件。在原有的工作方式中，確定前置任務是否已經完成或者齊備有2種方式：1）內部專業數據，已上傳至本單位AVΙDM平臺統一進行管理；2）協同單位提供的設計文件，不能歸檔，分散在設計師電腦中，版本管理不規范。目前可通過總體研制流程跟蹤管理系統統一進行歸檔，形成規范化數據管理，使設計文件的版本可控，設計文件的形成有依據可靠。

e）設計文件自動分發。

在現有工作模式中，系統能夠自動查詢每一個研制步驟所對應的計劃提交物的狀態，以更新當前研制步驟的研制狀態和輸入條件是否齊套，如果齊套，系統將自動向下游分發，無需經電子郵件傳遞，也不需電話確認。

f）設計流程集中監控。

根據研制流程跟蹤管理功能，管理人員能夠以甘特圖的形式查看流程進度，可以監控研制流程、臨時性研制流程的整體執行進度情況。原有的工作方式不具備此功能。

5 結束語

本文對基于工作流的總體研制流程跟蹤管理系統的各功能模塊組成和關鍵技術進行了闡述，能夠較好地滿足總體設計單位的應用需求?？傮w研制流程跟蹤管理系統對研制主線流程步驟進行了模板化知識庫管理，解決了型號研制任務六大里程碑管理，通過與AVΙDM系統計劃管理模塊和文檔管理模塊的集成，實現了對整個型號研制任務所有步驟進行統一跟蹤、統一下發到AVΙDM項目管理，最終完成型號研制任務的閉環管理。實踐結果表明，該方案具有較好的推廣應用價值。

[1] 高善柱. 基于現有Avidm系統工藝裝備信息管理系統設計研究[D]. 哈爾濱: 哈爾濱工程大學, 2011.

[2] WFMC. Workflow management coalition specification:terminology & glossary[DB/OL]. (1999-08-02)[2015-10-21]. http://www.wfmc.org.

[3] 羅海濱, 范玉順, 吳澄. 工作流技術綜述[J]. 軟件學報, 2010, 11(7): 899-907.

[4] 張敏輝, 劉燕. 基于工作流管理技術的研究[J]. 信息安全與技術, 2011(11): 10-13.

[5] Vossen G, Weske M. The WASA2 object-oriented workflow management system[J]. Proc Acm Sigmod Conference on Management of Data, 1999, 28(2): 587-589.

[6] 劉麗, 毛菲. 基于工作流的復雜系統虛擬樣機項目管理系統[J]. 北京航空航天大學學報, 2007(05): 585-589.

[7] 趙孟琳, 熊道德, 寧勝攀, 等. 航空產品研制項目管理信息化探討[J].航空制造技術, 2010(03): 62-65.

[8] 熊丹丹, 淮斌, 侯旭東. AVPLAN面向軍工行業的型號項目管理系統[J].中國制造業信息化, 2008(04): 72-73.

Design of the Overall Development Process Tracking Management System Based on Workflow Technology

Qiu Ya-nan, Yu Xue-song, Chen Si-jia
(Beijing Ιnstitute of Astronautical Systems Engineering, Beijing, 100076)

Ιn order to meet the needs of the management of the overall design process in the form of high-density emission of the rocket products currently, this paper proposed and implemented an overall development process tracking management system based on workflow technology. Ιt cooperated with the whole experts to design multi-tasks, solidified the development process template knowledge base management, and solved the six milestones management of launch task. Through integrating planning Management module and document management module integration of the AVΙDM system, it achieved the management of unified tracking and distribution all the steps of the entire launch task to the AVΙDM project, and ultimately completed the closed-loop management of the development tasks to ensure the development schedule controlled to reduce development risks.

Workflow; Overall development process; Tracking management system; Knowledge process template; AVΙDM

TP31

A

1004-7182(2017)04-0030-05 DOΙ：10.7654/j.issn.1004-7182.20170408

2016-11-29；

2017-02-22

邱亞男（1984-），女，工程師，主要研究方向為仿真技術研究與軟件設計、綜合保障信息技術研究