工作流驱动的船舶制造检验过程管理方法的研究

图 4 快速检验工作流
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工 具技 术
图 5 标准检验工作流
任务名称
表1
操作限制( 级别)
任务类型
状态变更
开始 质量管理部门( 组)
结果收集
检验对象责任人 ( 用户)
用户工作任务 合格/ 不合格
( 2) 标准检验工作流模型
标准检验工作流模型, 是面向检验完整过程的模 型。模型包括检验申请、审批、检验调度、检验通知、
检验结果收集等一系列的相关活动, 可以完整的记录
检验全过程信息。模型中还包含了检验对象属性更
改的触发机制和问题处理嵌套子流程( 见图 5) 。其
中, 流程中的操作权限信息及状态变更见表 2。
表2
任务名称 操作限制( 级别)
任务类型
状态变更
开始 质量管理部门( 组)
已申请
申请批准
质量管理处处长 ( 角色)
Li Yang, Gao Qi, Liu Gang, Wang Zhaofeng
Abstract: In order to improve inspection efficiency, standardize work process and keep information traceable, a management method of workflow driven shipbuilding inspection is presented. The business procedure of shipbuilding inspection is analyzed. Then an inspection workflow model is built based on extensional unified modeling language activity diagrams. The feasibility is il lustrated through the application in Huanghai shipbuilding company.
制造检验过程管理方法。研究分析了船舶制造检验业务流程, 利用扩展 UML 活动图建立了船舶制造检验的工作流
模型, 并在黄海造船进行了应用实施, 实现了船舶制造检验过程的精细化管理。
关键词: 船舶制造检验; 扩展 UML 活动图; 工作流驱动
中图分类号: TP315 ; U66
文献标志码: A
Research on Process Management of Workflow Driven Shipbuilding Inspection
3 检验过程的工作流建模
根据 工 作 流 管 理 联 盟 ( Workflow Management Coalition, WfMC) 的定义, 工作流是自动动作的业务 过程的部分或整体, 是一系列相互衔接、自动进行的 业务活动或任务[ 9] 。目前, 工作流过程建模方法很 多, 如支持 Adhoc 工作流的框架、基于 Petri 工作流 模型等, 其中 统一 建 模语 言 ( Unified Modeling Lan guage, UML ) 较适合处理复杂、柔性的过程逻辑[ 10] 。 因此, 本文使用扩展的 UML 活动图建立检验过程的 工作流模型, 将船舶制造检验各个阶段工作分解为 工作流模型中的活动, 通过工作流驱动, 实现检验过 程控制。
审批任务
检验调度 质量管理处( 组) 用户工作任务
就绪
检验通知 流程发起者( 用户) 用户工作任务
结果收集
检验对象责任人 ( 用户)
多用户协同任务
合格/ 不合格
3. 3 问题处理工作流模型 问题是检验过程中由参检人员检测出的不合要 求的事项。问题处理的过程是受到问题处理流程的 控制和约束。按照面向对象的思想, 也将问题抽象 为对象。 问题处理流程嵌套在检验工作流程中。当检验 过程中发现问题, 即检验不合格时, 触发问题处理流 程。问题处理工作流模型如图 6 所示, 包括问题分 析、问题处理等用户工作任务以及更改问题对象状 态属性的触发机制。其中, 问题分析任务可以为问 题处理任务动态分配执行人等相关属性。问题处理 全部结束之后, 跳转回所属的检验流程。其中, 流程 中的操作权限信息表见表 3。
船舶制造检验有如下几大特点[ 7] : ( 1) 多元化的船舶制造检验机构 造船厂的质量检验部门、各国船级社( 船检) 、造 船的船东( 用户或顾客) 、国家技术监督局、海事局及 质量管理体系认证中心等机构都有对船舶制造检验 监督和测量的责任。 ( 2) 多样化的船舶制造检验形式 船舶制造检验主要有内检、外检等形式。造船 厂质量检验部门的检查员对施工单位的施工项目的 检验统称为内检。船东、验船师对检查员验收的项 目进行的检验形式称为外检。
图 7 标准检验工作流模型
质检员发起检验工作流, 业务过程按照工作流 模型流转( 见图 8) 。当流程运转到某活动时, 该活
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动的负责人收到邮件提醒, 并在其任务管理器中可 以看到该流程, 而且可以按照任务要求, 进行相应的 批复、修改属性等操作。
该系统可以统一管理和控制黄海造船的船舶制 造检验的全过程, 规范工作过程, 记录过程信息, 并 实现了船厂、船级社、船东的计算机辅助协同工作模 式, 摆脱了人工交互、纸质传递的工作方式, 大大提 高了工作效率, 降低了工作强度和办公成本, 并使数 据的准确性和追溯性有了可靠的保证, 开创了船舶 制造检验精细化管理的新局面。
图 2 UML 活动图构成元素
由于 UML 活动图基本元素不足以充分地描述 船舶制造检验业务流程, 因此利用其扩展性, 引入多 实例机制和动态协调机制, 增加多实例活动、动态协 调活动以及嵌套子流程等扩展元素, 对船舶制造检 验过程进行建模, 图形符号如图 3 所示。多实例机 制, 即增加多实例活动, 允许一个活动的多个实例同
图 6 问题处理工作流
表3 任务名称 操作限制( 级别) 任务类型
开始 质量管理处( 组) 问题分析 质量管理处( 组) 用户工作任务
是否接受 项目经理( 角色) 条件判断任务
问题处理 责任人( 用户) 用户工作任务
状态变更
如果选择 否! , 则 状态变为 拒绝! 已修复
4 应用实例
基于山 大华天 软件 的 InforCenter PLM 基 础平 台, 定制了船检工作相关管理功能模块, 在黄海造船 进行了应用实施。系统建模工具中建立的标准工作 流模型如图 7 所示, 可以使用 PLM 系统中的组织结 构为模型活动指定执行者。
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工 具技 术
图 1 UML 活动图建立的船 舶制造检验业务流程
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( 3) 周期长、任务重 船舶制造检验是从船舶设计开始一直到交船结 束为止, 是造船全过程的检验。由于船体结构复杂、 工序交叉、立体作业、专业性强、装船部件多的特点, 使造船工艺流程多、施工项目多, 决定了船舶制造检 验的项目多、任务重、周期长的特点。 然而, 依靠船厂传统的人工管理方式, 无法对检 验过程进行全面的监督和控制[ 8] 。为此, 提出采用 工作流驱动管理检验过程。针对检验业务过程的上 述特点, 检验工作流模型需要支持表达复杂问题的 能力, 柔性好, 并支持任务多实例化。
5 结语
图 8 发起流程
质量管理处调整好申请的检验时间后, 通知参 与检验的相关人员。船检人员在各自的工作模块中 可以看到该检验项, 并根据现场检验情况填入检验 结果( 见图 9) 。系统会汇总参与人员的结论, 对本 次检验做出合格或者不合格的逻辑判断。若检验不 合格, 则自动进入问题处理子流程, 质检负责人填写 问题的阶段、原因、归类等分析属性后, 指定问题处 理的责任人, 流程进入问题处理活动。问题处理的 责任人接收到流程任务, 记录处理结果, 流程结束。 若需要复验, 则可修订检验对象并发起新一轮的检 验工作流程。问题属性见图 10。
模型中还包含了检验对象属性更改的触发机制和问题处理嵌套子流程见图5任务名称操作限制级别任务类型状态变更开始质量管理部门组已申请申请批准质量管理处处长角色审批任务检验调度质量管理处组用户工作任务就绪检验通知流程发起者用户用户工作任务结果收集检验对象责任人用户多用户协同任务合格不合格问题处理工作流模型问题是检验过程中由参检人员检测出的不合要求的事项
Keywords: shipbuilding inspection; extensional UML activity diagrams; workflow driven
1 引言
船舶是大型、高价值、有较高安全 性要求的 产 品, 船东、托运的顾客、保险商等社会各方都十分关 注船舶的质量, 对船舶建造符合性及制造检验过程 都有严格的要求。船舶制造检验是一项复杂的系统 工程, 涉及多个部门专业, 贯彻船舶设计制造的全过 程。目前, 船舶制造企业的检验工作基本依靠人工 交互、纸质文档记录检验结果, 工作方式落后, 致使 过程不可控, 责任不便追溯, 效率低下。显然, 依靠 船厂传统管理方式, 远不能满足检验工作的要求, 只 有实现船舶制造检验过程的信息化, 才能改变落后 的现状, 达到精细化管理的目的。国内造船行业在 信息化技术方面起步较晚, 水平普遍较低, 大部分造 船企业仍在进行基础信息化工作, 信息化改造的重 点主要在产品设计和工艺阶段, 没有覆盖到后续业 务过程[ 1, 2] 。少数几家船厂实施了 CIMS 系统 的计 算机辅助质量( CAQ) 模块, 通过与 ERP、MES 等系统 集成[ 3] , 结合 RFID 等硬件设备[ 4] , 实现了对质量数 据进行收集、存储及分析[ 5] , 但缺乏对检验过程进行 严格控制, 无法实现规范化的工作任务流转, 无法监 督检验过程及准确记录过程信息, 不便于工作授权 和责任追溯。
针对当前船舶制造检验过程管理存方
基金项目: 国家高技术研究发展计划( 863 计划) 资助项目( 2007AA040604) 收稿日期: 2010 年 3 月
法。根据船舶制造检验过程业务复杂、多人动态协 同等特点, 构建了基于扩展 UML 活动图的船舶制造 检验工作流模型, 并结合黄海造船 PLM 项目, 实现 以工作流为驱动, 管理船舶检验申请、时间调度、结 果记录、检验问题处理等全过程。
2 船舶制造检验业务过程
船舶制造检验是为使船舶在各方面满足船舶规 范等有关规定的要求, 验船机构对新建船舶, 从审查 设计图纸和技术文件, 至船舶建造过程中的检验、试 验和试航, 再至签发各种船舶证书为止的一系列工 作[ 6] 。检验涉及到了设计、制造、质量等多个部门, 交互频繁复杂, 任务的执行过程需要船东、船级社的 验船师以及船厂质检人员三方动态协同, 临时性突 发情况多, 问题处理过程需要在检验过程中确定, 柔 性较强。企业业务流程如图 1 所示。
时进行; 动态协调机制, 即增加动态协调活动, 在流 程的运转过程中, 可以指定后续活动的相关资源或 组织等信息。
图 3 扩展元 素图例
图中各扩展元素描述如下: ( 1) 条件设定弧。表示前置活动为后置活动设 定属性值的数据流转, 用于连接动态协调活动及其 目标活动。 ( 2) 嵌套子流程。工作流执行至此活动时, 转入 活动定义的流程, 该子流程运行结束后, 继续其后续 任务。 ( 3) 动态协调活动。可以为后续活动指定或修改 相应的属性, 符合企业实际业务需求, 增加了灵活性。 ( 4) 多实例活动。该活动支持不定量的实例同 时运行, 支持多实例并行或者串行运行模式。 ( 5) 改变状态活动。修改流程中对象的状态。 3. 2 检验工作流模型 按照面向对象的思想, 将船厂的检验活动抽象 为对象, 并用规范化的工作流程, 约束和管理对象的 属性以及状态变更。依据造船厂的实际业务过程, 分别为检验工作建立了快速检验和标准检验两种工 作流模型。 ( 1) 快速检验工作流模型 快速检验工作流模型, 用于船舶制造内检。模 型主要包括一个结果收集的用户活动、一个检验对 象状态属性改变触发行为以及一个问题处理的嵌套 子流程, 简单便捷, 可以迅速的完成对检验结果的收 集, 流程模型见图 4。其中, 流程中的操作权限及状 态变更见表 1。
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工作流驱动的船舶制造检验过程管理方法的研究
李阳1, 2 , 高琦1, 2, 刘刚1, 2, 王昭峰3
1山东大学; 2高效洁净机械制造教育部重点实验室( 山东大学) ; 3黄海造船有限公司
摘要: 为了提高船舶制造检验工作效率, 规范工作过 程, 保 证检验 过程信 息可追 溯, 提出了工 作流驱 动的船 舶
3. 1 扩展 UML 活动图及模型构成 UML 是用于可视化建模的一种语言, 具有面向 对象、表达能 力强、易学易用等优点, 由用例图、类 图、对象图、包图、状态图、活动图、合作图、顺序图、 配置图等 9 种视图组成[ 11] 。其中, 活动图融合了多 种系统建模技术的思想, 允许在已定义模型元素的 基础上扩展和构造新的模型元素, 特别适合于动态 建模[ 12] 。UML 活动基本的构成元素如图 2 所示。