计算机支持的协同工作理论在产品设计中的应用
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本文结合工作实际，浅谈一下在产品设计中如何贯彻协同设计思 想，加速新产品的开发进程。
1.计算机支持产品协同设计的概念 计算机支持产品协同设计的概念到目前为止并没有形成一个公认 的统一的定义，来自不同领域的研究人员对其有着不同的认识。 工程设计领域中的研究人员认为产品协同设计是一种系统化的方 法，要求各个学科的人员围绕某项任务协调与合作，从而缩短开发周 期，提高产品质量，降低开发成本[2]。这其中涉及到设计任务的分配，人 员间的协调、通讯以及项目监督等组织管理内容。来自 CSCW 研究领 域的研究者认为协同设计是指一个群体在计算机技术支持的环境中协 同工作，共同来完成一项设计任务。这其中主要涉及到设计者同设计 者之间的实时和非实时的交互以及设计者同环境之间的交互。其最终 目标是充分利用现有网络资源与技术，实现协作者之间并行的既分工 又合作的工作机制，从而减低新产品开发周期，提高产品开发质量，降 低产品开发成本，增强企业市场竞争力。 2.计算机支持的产品协同设计的主要内容 2.1 协同设计的基本内涵 协同设计（collaborative design）是 CSCW 应用的一个典型实例，是指 为了完成某一设计目标，由两个或两个以上设计主体（或称专家），通过 一定的信息交换和相互协同机制，分别以不同的设计任务共同完成同 一个设计目标。它具有以下特点[3]： 多主体性：是指设计活动由两个或两个以上设计专家参与，而这些 设计专家通常是相互独立的，并且各自具有领域知识、经验和一定的问 题求解能力。 协同性：具有一种协同各个设计专家完成共同设计目标的机制，包 括通讯协议、通讯结构、冲突检测与仲裁等。 共同性：多设计专家要实现的设计目标是共同的，他们所在的设计 环境和上、下游的信息也是一致的。 灵活性：参与设计的专家数目可以动态地增加或减少，协同设计的 体系结构也是灵活的、可变的。 因此它能够支持多学科专家的共同工作，从而大大提高工作效率， 缩短设计周期，增强产品的市场竞争能力。 2.2 计算机支持产品协同设计的主要内容 计算机产品协同设计的主要内容是多学科的小组人员在异地、异 构的环境下进行合作设计。分布在异地的具有不同专业特长的设计小 组,使用不同的设计工具,基于广域网进行远程协作设计,在一个共享的 环境中对设计方案反复讨论、修改,以最快的速度、最好的质量完成产 品设计。它要求所有成员都能及时了解整体设计方案,能随时了解设 计过程的进展状态,能动态获取阶段性设计结果的信息,能方便地共享 设计资源,能够最有效地实现人类智能的协同交流[4]。 3.基于协同理论的计算机支持产品设计的多种模式 由于市场需求丰富多样,产品设计的流程也是多种多样的,因此,产 品设计的模式也是多样的。综合考虑了产品设计的成本、周期和质量 等多种因素之后,不同用途和类型的产品会采用不同的设计方式。相 应地,计算机支持的产品设计必然也是多种模式的协同设计。 (1)基于任务管理的协同设计模式[5] 基于任务管理的协同设计模式是一种通过对各个子任务的进度进 行协调控制,从而保证总体任务能够顺利完成的方法。在这种设计模
λ ∈ [0，1] 。经 R 的传递闭包运算 R∗ = t (R) ，则可得到产品设计的子任
务分类。
在基于任务管理的协同设计模式中（如图 1 所示）,将总体设计任务
按上述方法分解为若干子任务,并定义各个子任务之间的进程关系,以
子任务的进度管理和控制为核心实施整个协同设计。对每个子任务而
言,按进度完成任务是首要问题。这种以子任务进度管理为核心的控
为了适应越来越激烈的全球化市场竞争，快速响应客户定制产品 的需求，计算机支持的协同工作理论在产品设计中的应用研究工作已 经开展了好多年[1]。协同设计是一个以知识为基础的计算过程，不仅需 要不同领域的知识和专家的经验，更重要的是要有综合和协调这些经 验知识的有效机制和知识来耦合不同专家的设计任务。计算机支持的 协同工作的发展正是适应了信息社会中人们的工作方式，给人们带来 协同方式的变革和协同工作效率的整体提高。
制方法,面向产品结构及单元功能明晰、以任务管理为主的于任务管理的协同设计模式 (2)基于冲突解决的协同设计模式 基于冲突解决的协同设计模式是一种通过解决各个环节的冲突, 对协同设计进度进行全面协调的设计方法。在产品的协同设计过程 中,冲突可能发生在各个设计阶段、各个设计环节。从某种程度来讲,产 品开发的过程也就是冲突不断发生、不断解决的过程。冲突虽然对设 计过程有一定的负面影响和阻碍作用,但也有明显的积极意义。随着 设计中的冲突被逐步消除,一个更完善、更优化的设计也随之产生。 在基于冲突解决的协同设计模式中（如图 2 所示）,设计人员可以根 据需求自行定义各子任务的约束,构建总体约束网络,并据此检测冲 突。然后,采用计算机的冲突消解实例库自动解决冲突,如果无法自动 解决,则进行人-人协同决策、协商解决。以冲突消解为核心的协同设
科技信息
计算机支持的协同工作理论在产品设计中的应用
西安工业大学 初 苗 总后建筑工程研究所 田少辉
［摘 要］随着全球市场竞争以及客户化定制产品的出现，利用计算机技术开展的产品协同设计得到了一定的应用。本文在论述了 计算机支持的产品协同设计的研究背景和定义后，根据协同设计的主要内容和基本特点，总结出了几种典型的协同设计模式，并对 此做出了深入的解析，最后阐述了计算机支持的产品协同设计的应用与发展前景，对计算机支持的产品协同设计在我国的进一步应 用和发展起到一定的推动作用。 ［关键词］产品协同设计 信息共享 设计模式 计算机支持
式中,需要有一个功能很强大的任务管理系统,完成协同设计的任务分
解、子任务定义、约束管理和任务进程控制。
面向任务管理的协同设计，要对任务的管理进行统一的规划。由
于任务的多样性，必然存在一种子任务分类模式，它是实现任务协同设
计的关键。
产品设计的任务分类主要是根据需求按照产品设计变量进行分
类 [6]，这是采用模糊聚类分析法来确定产品设计的子任务类型。设
T = {t1,t2,⋯,tn} ,为 n 个设计分类对象集，其中，每个分类对象都有 m 个
特征。利用相关系数法，一般有：
式中：uij 表示 xi 与 xj 按照 m 个特征的相似程度，
∑ xˉi
=
1 m
m xik
k=1
∑ xˉj
=
1 m
m xik
k=1
则有，模糊相似矩阵：R = (uij)n × n ，取产品设计聚类参数 λ ，其中
1.计算机支持产品协同设计的概念 计算机支持产品协同设计的概念到目前为止并没有形成一个公认 的统一的定义，来自不同领域的研究人员对其有着不同的认识。 工程设计领域中的研究人员认为产品协同设计是一种系统化的方 法，要求各个学科的人员围绕某项任务协调与合作，从而缩短开发周 期，提高产品质量，降低开发成本[2]。这其中涉及到设计任务的分配，人 员间的协调、通讯以及项目监督等组织管理内容。来自 CSCW 研究领 域的研究者认为协同设计是指一个群体在计算机技术支持的环境中协 同工作，共同来完成一项设计任务。这其中主要涉及到设计者同设计 者之间的实时和非实时的交互以及设计者同环境之间的交互。其最终 目标是充分利用现有网络资源与技术，实现协作者之间并行的既分工 又合作的工作机制，从而减低新产品开发周期，提高产品开发质量，降 低产品开发成本，增强企业市场竞争力。 2.计算机支持的产品协同设计的主要内容 2.1 协同设计的基本内涵 协同设计（collaborative design）是 CSCW 应用的一个典型实例，是指 为了完成某一设计目标，由两个或两个以上设计主体（或称专家），通过 一定的信息交换和相互协同机制，分别以不同的设计任务共同完成同 一个设计目标。它具有以下特点[3]： 多主体性：是指设计活动由两个或两个以上设计专家参与，而这些 设计专家通常是相互独立的，并且各自具有领域知识、经验和一定的问 题求解能力。 协同性：具有一种协同各个设计专家完成共同设计目标的机制，包 括通讯协议、通讯结构、冲突检测与仲裁等。 共同性：多设计专家要实现的设计目标是共同的，他们所在的设计 环境和上、下游的信息也是一致的。 灵活性：参与设计的专家数目可以动态地增加或减少，协同设计的 体系结构也是灵活的、可变的。 因此它能够支持多学科专家的共同工作，从而大大提高工作效率， 缩短设计周期，增强产品的市场竞争能力。 2.2 计算机支持产品协同设计的主要内容 计算机产品协同设计的主要内容是多学科的小组人员在异地、异 构的环境下进行合作设计。分布在异地的具有不同专业特长的设计小 组,使用不同的设计工具,基于广域网进行远程协作设计,在一个共享的 环境中对设计方案反复讨论、修改,以最快的速度、最好的质量完成产 品设计。它要求所有成员都能及时了解整体设计方案,能随时了解设 计过程的进展状态,能动态获取阶段性设计结果的信息,能方便地共享 设计资源,能够最有效地实现人类智能的协同交流[4]。 3.基于协同理论的计算机支持产品设计的多种模式 由于市场需求丰富多样,产品设计的流程也是多种多样的,因此,产 品设计的模式也是多样的。综合考虑了产品设计的成本、周期和质量 等多种因素之后,不同用途和类型的产品会采用不同的设计方式。相 应地,计算机支持的产品设计必然也是多种模式的协同设计。 (1)基于任务管理的协同设计模式[5] 基于任务管理的协同设计模式是一种通过对各个子任务的进度进 行协调控制,从而保证总体任务能够顺利完成的方法。在这种设计模
λ ∈ [0，1] 。经 R 的传递闭包运算 R∗ = t (R) ，则可得到产品设计的子任
务分类。
在基于任务管理的协同设计模式中（如图 1 所示）,将总体设计任务
按上述方法分解为若干子任务,并定义各个子任务之间的进程关系,以
子任务的进度管理和控制为核心实施整个协同设计。对每个子任务而
言,按进度完成任务是首要问题。这种以子任务进度管理为核心的控
为了适应越来越激烈的全球化市场竞争，快速响应客户定制产品 的需求，计算机支持的协同工作理论在产品设计中的应用研究工作已 经开展了好多年[1]。协同设计是一个以知识为基础的计算过程，不仅需 要不同领域的知识和专家的经验，更重要的是要有综合和协调这些经 验知识的有效机制和知识来耦合不同专家的设计任务。计算机支持的 协同工作的发展正是适应了信息社会中人们的工作方式，给人们带来 协同方式的变革和协同工作效率的整体提高。
制方法,面向产品结构及单元功能明晰、以任务管理为主的于任务管理的协同设计模式 (2)基于冲突解决的协同设计模式 基于冲突解决的协同设计模式是一种通过解决各个环节的冲突, 对协同设计进度进行全面协调的设计方法。在产品的协同设计过程 中,冲突可能发生在各个设计阶段、各个设计环节。从某种程度来讲,产 品开发的过程也就是冲突不断发生、不断解决的过程。冲突虽然对设 计过程有一定的负面影响和阻碍作用,但也有明显的积极意义。随着 设计中的冲突被逐步消除,一个更完善、更优化的设计也随之产生。 在基于冲突解决的协同设计模式中（如图 2 所示）,设计人员可以根 据需求自行定义各子任务的约束,构建总体约束网络,并据此检测冲 突。然后,采用计算机的冲突消解实例库自动解决冲突,如果无法自动 解决,则进行人-人协同决策、协商解决。以冲突消解为核心的协同设
科技信息
计算机支持的协同工作理论在产品设计中的应用
西安工业大学 初 苗 总后建筑工程研究所 田少辉
［摘 要］随着全球市场竞争以及客户化定制产品的出现，利用计算机技术开展的产品协同设计得到了一定的应用。本文在论述了 计算机支持的产品协同设计的研究背景和定义后，根据协同设计的主要内容和基本特点，总结出了几种典型的协同设计模式，并对 此做出了深入的解析，最后阐述了计算机支持的产品协同设计的应用与发展前景，对计算机支持的产品协同设计在我国的进一步应 用和发展起到一定的推动作用。 ［关键词］产品协同设计 信息共享 设计模式 计算机支持
式中,需要有一个功能很强大的任务管理系统,完成协同设计的任务分
解、子任务定义、约束管理和任务进程控制。
面向任务管理的协同设计，要对任务的管理进行统一的规划。由
于任务的多样性，必然存在一种子任务分类模式，它是实现任务协同设
计的关键。
产品设计的任务分类主要是根据需求按照产品设计变量进行分
类 [6]，这是采用模糊聚类分析法来确定产品设计的子任务类型。设
T = {t1,t2,⋯,tn} ,为 n 个设计分类对象集，其中，每个分类对象都有 m 个
特征。利用相关系数法，一般有：
式中：uij 表示 xi 与 xj 按照 m 个特征的相似程度，
∑ xˉi
=
1 m
m xik
k=1
∑ xˉj
=
1 m
m xik
k=1
则有，模糊相似矩阵：R = (uij)n × n ，取产品设计聚类参数 λ ，其中