基于陶瓷云平臺的協作設計服務模型

聶 宇 ，金紫萍 ，章義來 ，王鷹漢

(1.景德鎮陶瓷大學，江西 景德鎮 333403；2.蛟潭鎮中心小學，江西 景德鎮 333416；3.上饒職業技術學院，江西 上饒 334109)

0 引 言

隨著經濟全球化、產業專業化和社會化分工的發展，使世界上的一些產業發生了重大變化，產業的發展呈現橫向一體化趨勢[1]。如今，互聯網技術與信息技術的發展十分迅猛，支持企業間業務協作的服務平臺開始受到研究者與企業的重視。近年來，協作式服務已經成為了許多企業解決了大量的信息化問題，因其相對于傳統工作方式在時效和溝通成本等方面的優勢，讓它已經成為支撐產業間協作的重要手段。

協作設計服務模型作為陶瓷云平臺[2]的設計服務系統的重要構成，采用工作流引擎的設計思想，以子平臺中間件的架構部署運行，能夠滿足協作式服務任務發布和管理需求，更友好、更直觀的顯示主任務和子任務的基本情況，能夠將一個主任務按需求分成多個子任務、針對子任務去評選驗收以及支付費用等功能，并支持圖形化操作界面。

為了解決陶瓷產品設計服務資源不足的問題，本文依據陶瓷企業產品協作設計的特點，重點研究陶瓷設計協作的需求，研究了一種面向陶瓷企業的產品設計協作的服務模型。該模型具有如下創新：

(1)基于將陶瓷云平臺，可利用云計算環境下的服務資源來實現設計服務資源的組織、管理及應用；

(2)通過基于工作流和消息傳遞的協作技術、面向用戶需求的互動設計支持技術研究，實現陶瓷產品設計服務的手段與設計工具的創新。

1 模型概述

陶瓷云平臺是在云計算三層服務模式的基礎上，結合行業云以數據服務為中心的特點，匯聚行業相關數據及設計資源，進行數據處理，形成行業公有云，構建云服務大廳，為陶瓷企業提供企業創新服務、設計服務、營銷服務等，以滿足企業的資訊需求、管理需求、營銷需求、設計需求[2]，整體架構如圖1所示。

(1)IaaS層，為用戶提供所需要的虛擬機或者存儲等資源來裝載相關的應用，如資源抽象、資源部署、數據管理。企業可以利用所提供的服務構架托管的私有云，降低中小企業對IT系統及應用的購買、建設和運維成本[2]。

(2)PaaS層，通過為平臺用戶提供友好的開發環境、便利的API應用接口，由相關陶瓷機構企業快速開發自己所需要的應用和產品，聚集行業相關數據及設計資源，構架個性化公有云，以滿足陶瓷企業多元化和定制化的數據服務需求[2]。

(3)SaaS層，以景德鎮陶瓷大學所擁有的設計資源為基礎，匯聚社會設計資源，構建陶瓷產品設計公有云，面向陶瓷生產企業提供陶瓷產品設計資源庫共享服務；組織大專院校設計專業師生和社會閑置設計力量，為陶瓷產業集群提供產品設計服務[2]。

因此，基于陶瓷云平臺的協作設計服務模型的研發目標是解決跨地域基于系統的陶瓷產品協作設計管理，即以陶瓷產品研發過程管理為目標，構建基于工作流的協作設計流程控制，將基于模型的陶瓷產品協作設計的全程納入系統管理，針對協作設計服務任務的所有設計服務參與者提供文檔共享、信息或任務的過程的流程控制等，從而實現對預期的設計任務的完成過程的監控與管理。

圖1 陶瓷云平臺架構模型圖Fig.1 Ceramic cloud platform architecture model

2 基于工作流的陶瓷產品協作設計服務模型

工作流屬于計算機支持的協同工作( Computer Supported Cooperative Work，CSCW) 的一部分。其概念起源于生產組織和辦公自動化領域，是針對日常工作中具有固定程序活動而提出的一個概念，目的是通過將工作分解成定義良好的任務或角色，按照一定的規則和過程來執行這些任務并對其進行監控，達到提高工作效率、更好的控制過程、增強對客戶的服務、有效管理業務流程的目的[3]。因在用戶提出產品綜合設計需求時，在平臺支持下對產品綜合設計服務需求進行分解[4-6]，進入產品協作設計流程，經過需求定時招標，確定中標的設計師(平臺動態服務資源)，激活平臺內指定的動態設計服務資源(專業設計師)及時完成相應的功能設計。在工作流的所有流程節點代表的功能均完成設計后，最終產品設計服務也隨之完成。在工作流引擎支持下，平臺可將分散的動態設計服務資源組合成為一個完整的應用組合，集體完成復雜的設計服務。

(1)WF的業務工作流程模型

節點動作(觸發器)時序域

則平臺協作設計業務流程模型Wf可以表述為式(1)：

式(1)所示的平臺協作設計業務流程模型Wf可用圖2來表述。

(2)平臺用戶協作業務實例(CoD Instance)模型

平臺的用戶、設計師參與基于WF的協作設計業務時，將通過將用戶、中標設計師根據其在協作業務中起的作用不同，建立起平臺用戶與流程Wf中的角色的等價映射，來實現平臺用戶參與WF控制下的協作設計業務。

圖2 協作設計業務流程模型Fig.2 Collaborative design business process model

業務流程實例I可表述為式(2)：其中，P為參與本次協作設計業務的平臺設計人員，包括協作設計發起者在內，其為平臺用戶空間的子集S為業務流程實例中的用戶、角色映射(匹配)，通過S來將平臺的用戶p與工作流引擎中的用戶(操作者) 進行等價的映射，形如，以便參與協作設計的設計人員及協作設計發起人能通過工作流引擎的用戶參與相關業務流程控制下的協作設計，如圖3所示。

圖3 基于工作流引擎的協作設計實例圖Fig.3 Case diagram of collaborative design based on workflow engine

圖4 平臺用戶－工作流角色等價映射圖Fig.4 Platform user -workflow role equivalence map

(p,) 表示用戶、角色匹配關系，g(x) 為用戶p與流程間的數據變換通道，實現在用戶p、角色間的數據傳送關系，S表示將工作流引擎中角色在業務流程中的任務及觸發響應轉接到平臺用戶p端，使用戶p具有角色 在業務流程中的所有功能，實現平臺用戶p參與基于工作流引擎的協作設計。

3 協作設計引擎

協作設計過程管理引擎的功能是根據協作設計任務的類型，自動匹配應用與任務類型相適應的協作設計流程，對系統中的每一個協作設計任務的進展進行過程管理[7-9]。主要由用戶發布協作式需求任務，由設計單位選擇并完成子任務，最終完成主任務的一個流程。

在協作設計流程中，它是由一個或多個工作流執行機組成。工作流執行機實際上是協作設計過程的任務調度器，同時還是設計資源的分配器。工作流執行機的主要功能是：解釋過程定義、負責調試流程的運行、即創建和管理過程實例運行、調度活動的運行并創建要處理的工作項、維護工作流控制數據和相關數據、維護用戶的工作列表[8-10]，工作流執行機的結構如圖5所示。

4 協作實例

圖5 協作設計引擎架構圖Fig.5 Collaborative design engine architecture

實例分析的案例來自陶瓷產品云設計服務平臺( http://design.ccmall.cn/)，該平臺由江西省陶瓷企業信息化工程技術研究中心開發和運營，是為陶瓷產業鏈上下游企業之間的協作設計服務所開發的一個綜合云平臺，其業務范圍涵蓋了企業間的素材設計、產品設計、設計加工等業務過程，主要實現企業間的設計業務交互和協同服務管理。目前陶瓷云平臺的企業用戶約400余家，其中主要分為四類，分別是：陶瓷生成制造企業、藝術設計服務企業、藝術設計工作室、個體經銷商。

基于陶瓷云平臺的協作設計引擎管控下的陶瓷產品協作設計服務實例如圖6所示。

圖6 陶瓷產品協作設計服務實例Fig.6 An example of cooperative design service for ceramic products

5 結 論

本文通過對工作流驅動的協作設計的分析，通過對設計服務系統的研究，給出了結合陶瓷云平臺的陶瓷產品協作設計服務模型，該模型采用工作流引擎的設計思想，以子平臺中間件的架構部署運行，能夠滿足協作式服務任務發布和管理需求，更友好、更直觀的顯示主任務和子任務的基本情況，能夠將一個主任務按需求分成多個子任務、針對子任務去評選驗收以及支付費用等功能，并支持圖形化操作界面。今后將對該服務模型進行進一步優化和擴展，并將其構建一個能夠獨立運行的服務組件，使其可以為其他第三方平臺提供協作式設計服務。

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