基于工作流的总体研制流程跟踪管理系统设计

邱亚男，于雪松，陈思佳

基于工作流的总体研制流程跟踪管理系统设计

邱亚男，于雪松，陈思佳

（北京宇航系统工程研究所，北京，100076）

为了满足高密度发射下总体设计研制进程管理的需求，提出并实现了基于工作流技术的总体研制流程跟踪管理系统，协同总体各专业对多任务进行设计，固化了研制流程模板知识库管理，解决了发射任务六大里程碑管理，通过与AVΙDM系统计划管理模块和文档管理模块的集成，实现了对整个研制任务所有步骤进行统一跟踪、统一下发到AVΙDM项目管理，最终完成研制任务的闭环管理，确保研制进度受控，减少研制风险。

工作流；总体研制流程；跟踪管理系统；研制流程模板；AVΙDM

0 引 言

火箭产品的高密度发射，对顶层设计单位在较长的研制时间内带来众多的设计、出厂准备、出厂测试、靶场发射、结果分析等并行处理工作。由于任务繁重、人员流动频繁，但技术状态的控制、问题的及时处理、研制工作的进度保证等各环节却不容有失，给火箭顶层设计单位带来较大的工作压力。

在这种高密度发射的紧迫形式下，总体设计单位却没有一个统一的平台对各发射任务的研制进展情况进行管理，只能依靠定期召开调度会，通报研制进展和待协调问题。各专业之间的接口主要靠设计员间的主动协调和主任设计师的督促，最终的计划节点由AVΙDM项目管理模块确保，但AVΙDM项目管理模块只能下发单个任务，单个任务的跟踪管理，任务间没有前后置关系，且不能以甘特图的形式整体监控型号研制任务的完成情况，导致工作效率低下、各设计专业间的信息交流不充分全面[1]。因此，现有的AVΙDM项目管理模块已经不能满足型号研制任务的需求，亟需开发一套专用于总体研制进度、研制专题的管理平台。通过该平台协同总体各专业对多任务进行设计，确保研制进度受控，减少研制风险。因此，本文提出并实现了基于工作流技术的总体研制流程跟踪管理系统，依托火箭产品将现有的AVΙDM管理平台与设计员需求紧密结合，经过需求分析、方案设计、代码实现、代码测试等阶段的工作，完成了基于工作流技术的总体研制流程跟踪管理系统的研发工作。

1 工作流技术

工作流就是通过计算机技术，使业务过程的部分或整体在网络环境中实现自动化和电子化，使某项业务可以按照预定义的规则在多个参与者之间传递信息、文档或任务的过程自动进行，从而能够在计算机上完整实现整个业务流程，达到目标[2]。

该技术起源于20世纪70年代中期的生产组织和OA领域[3]，通过将工作分解为任务、角色，按照一定的规则执行这些任务并对它们进行监控，提高效率。工作流是一类能够完全或者部分自动执行的业务过程，根据一系列过程规则，文档、信息或者任务能够在不同的执行者之间传递[4]。工作流模型是工作流管理系统的核心，工作流管理联盟（Workflow Management Coalition，WFMC）的工作流参考模型是目前工作流系统开发的典型参考模型，该模型给出了工作流系统的相关术语、体系结构及应用接口，包括工作流执行服务、过程定义工具、工作流管理工具、工作流客户端应用程序和其他的工作流执行服务5个基本组件[5]。

在总体研制流程跟踪管理系统中引入工作流技术，有如下优点：

a）项目管理系统的工作流程中，存在横向关联关系的工作步骤都可在功能界面中显示这种关联关系[6]；

b）每一个工作步骤都能够设定当前步骤的完成时间范围、优先级别、完成人，支持与AVΙDM系统中的任务进行关联，同时，用户也能够随时上传任务相关文件；

c）系统提供了2个流程步骤之间的任务关联，即只有上一步骤满足完成条件情况下，方可跳转到本步骤，并将上游步骤已经完成的任务情况反馈到当前流程步骤；

d）根据不同权限，满足权限的用户可对权限允许范围内的流程步骤进行管理，完成增、删、改等功能；

e）系统能够随时查看任务执行情况，并且以甘特图的形式查看任务执行进度[7]。

2 基于工作流的系统架构

研制流程跟踪管理模块包含型号任务管理、研制流程模板管理、型号研制流程管理、研制流程跟踪管理、任务统计5个主要功能模块。研制流程跟踪管理模块基于AVΙDM系统开发，作为AVΙDM的独立功能模块方式设计，采用AVΙDM工作流引擎技术实现。同时研制流程跟踪管理模块作为AVΙDM系统的一部分，可以充分借用AVΙDM的系统管理、产品管理、项目计划管理、文档管理功能，实现研制计划管理、权限分配、过程文档管理等。研制流程跟踪管理系统架构见图1。

图1 总体研制流程跟踪管理系统架构

该系统实现了如下目标：

a）构建型号研制任务的研制流程知识模板，实现了知识的积累；

b）确定并固化了型号研制流程的里程碑节点，减轻了设计师的工作负担，提高了计算准确性；

c）实现了研制流程实例化，即根据知识模板自动完成研制计划编制，简化了研制流程的编制过程；

d）实现了型号研制任务的流程跟踪，便于参与研制任务的相关人员了解研制任务进展情况和过程中产生的相关文档、提交物的状态，实现对研制全过程的监控；

e）在满足研制任务的研制流程管理的同时，满足了临时研制任务的管理需求；

实现研制流程跟踪管理系统同步计划项到AVΙDM平台项目管理模块。

2.1 任务管理

每个研制任务可以定义6个里程碑：电气系统齐套、电气系统综合实验、总装齐套、完成总装、完成出场测试、火箭出厂，完成这6个重要的里程碑标志着本次研制任务的完成。通过这6个里程碑，系统按模板公式自动计算基本流程的开始、结束时间。

2.2 研制流程模板管理

系统提供将型号研制流程模板以知识的方式进行固化，固化的内容包含：流程步骤、流程步骤文档属性、流程步骤与文档、步骤前后置关系4部分内容。每一个流程步骤需要配置以下信息：步骤名称、步骤周期、输入文档、输出文档、是否关键节点、步骤的前置任务步骤、步骤输入文档是否为其它步骤的输出文档、步骤输出文档等。

主管领导可以对研制流程模板进行维护，更改步骤编辑责任人，导入Excel格式模板。

2.3 研制流程管理

研制流程包括研制流程及临时流程，一个研制任务可以拥有多个临时流程，但只能有一个研制流程。研制流程的生命周期分为4个阶段：编制阶段、审批阶段、进行阶段、完成阶段，总体研制流程跟踪管理系统研制流程亦划分为4个状态：编制状态、审批状态、执行状态、完成状态。

围绕研制流程的状态变化，研制流程管理过程主要包括：研制流程编制、研制流程送审、研制流程启动、研制流程调整、设计外来输出文档状态维护及临时性研制流程等6大功能，过程描述如图2所示。

图2 总体研制流程跟踪管理业务过程描述

2.3.1 研制流程编制

在研制流程编制功能中，研制流程应由系统根据研制流程模板自动生成，用户可以对系统自动生成的标准研制流程进行调整，调整内容包含步骤周期、开始时间、完成时间、是否关键节点、输入输出文档、输出文档执行人。

研制流程中涉及的各个步骤具有完成时间自动计算功能，用户设定好各个步骤的任务周期、研制任务整体完成时间后，系统可以自动计算出各个工作步骤的完成时间。

2.3.2 研制流程送审

用户可以利用研制流程送审功能实现对编制好的研制流程送审，并将送审信息传递到审批人工作台面。

在研制流程送审功能中，审批人可以通过页面查看研制流程信息，做审批通过或退回处理。

2.3.3 研制流程启动

在研制流程启动功能中，用户可以启动经过审批通过的研制流程，此时，软件将自动根据流程步骤信息传递给AVΙDM项目管理模块，AVΙDM项目管理模块根据输出文档情况将研制流程步骤分解创建相应的计划项并下发执行。

2.3.4 研制流程调整

根据用户权限，研制流程管理模块能够对还没有开始执行的步骤及其后续步骤进行调整，调整内容包括：总体完成时间、步骤周期、开始时间、完成时间、是否关键节点、步骤输入文档、步骤输入文档等内容。

该操作保存后研制流程实时同步到计划管理模块，不需要再通过审批后生效。该操作通过权限进行控制。

2.3.5 设计外部输入文档状态管理

根据用户权限，设计外部输入文档状态功能能够对其他单位所提交的外部输入文档状态进行维护。

2.3.6 临时性研制流程管理

临时性研制流程管理功能包括：临时性研制流程的创建、送审、调整及外来输入文档状态维护等功能。根据用户权限，临时任务创建功能应至少包括2种创建方式：

a）在线设计方式：用户在流程跟踪管理模块中逐条插入步骤信息；

b）离线编辑方式：用户通过导入标准Excel表格完成临时任务的创建。

临时任务创建后的送审、发布到计划管理等过程与基本研制流程的管理过程一致。

临时性研制流程与型号研制流程的区别如下：a）临时流程不体现步骤之间、文档之间的关系；b）不能通过模板自动创建，无法自动计算各步骤的起止时间；

c）临时流程步骤的开始时间、结束时间必须介于研制流程总体开始、结束时间之内。

2.4 研制流程跟踪

系统提供了基于甘特图的研制流程进度监控功能，可以监控研制流程、临时性研制流程的整体执行进度情况，包含发射任务批次名称、流程名称、计划开始时间、计划完成时间等信息；分别利用不同的颜色展示各个流程的按时完成率、延期完成率、延期未完成率、计划总数等信息，可以深度挖掘每个研制流程具体步骤的完成情况。

2.5 任务统计

系统支持2种统计方式：

a）单流程信息统计：用户可以对某产品某批次名称中的某个流程下所有流程步骤完成情况进行统计，流程步骤将按照流程步骤的完成时间进行顺序排序；

b）多流程信息统计：用户可以对某产品某批次名称下所有流程下的流程步骤完成情况进行统计，包括研制流程和临时性研制流程，所有流程步骤将按照流程步骤的完成时间进行顺序排序。

3 关键技术分析

3.1 研制流程模板

研制流程跟踪管理的核心是研制流程知识模板的建立，通过研制流程知识模板的方式，将研制流程固化下来，具体的研制流程实例都是基于知识模板进行创建的。研制流程模板固化了某火箭发射任务周期内的所有研制流程步骤、步骤的输入/输出文档、流程步骤之间的上下游关系、步骤执行周期（起止时间）的计算公式，形成了规范的、能够适用于该火箭的研制流程模板。

3.2 流程步骤执行周期的自动计算

根据研制流程模板和模板内置的步骤执行周期计算公式，通过六大里程碑节点时间的确定，实现了流程步骤执行周期的自动调整算法，支持自动逆推研制流程中每一个研制步骤的开始时间、结束时间；支持某个流程步骤的执行周期调整后所引起的下游步骤执行周期的联动调整，极大地提高了工作效率和质量。

3.3 与AvPlan的交互接口

AvPlan是AVΙDM平台中项目管理模块的简称，提供了完整的计划管理内容：型号EPS树维护、计划编制、计划审批、计划调整、计划执行、计划跟踪、监控视图、综合报表等[8]。本系统通过与AvPlan的数据交互接口，能够实现：

a）研制流程经过审批通过后，将自动发送到AvPlan，并生成相应的项目计划项；

b）系统将自动提取每一个项目计划项的完成状态，并反馈到系统中，自动更新下游流程步骤的输入文档的状态；

c）实现双向的流程及文档状态同步。

研制流程跟踪管理模块与AVΙDM计划管理模块、文档管理模块在数据上的全面集成，使流程跟踪管理模块与AVΙDM现有模块有机地融合，最大限度地发挥现有系统的功能，减少开发工作量。

4 应用效果

目前基于工作流的总体研制流程跟踪管理系统已部署到各单位AVΙDM平台，取得了显著的应用效果。

a）计算效率提升。

原有的工作方式中，设计师需利用Excel表格手工计算各项研制工作周期，需要花费几个小时，该系统通过6个里程碑节点按模板公式自动计算基本流程的开始、结束时间，只需要几分钟即可完成，工作效率提高几十倍。

b）流程设计闭环且有据可依。

原来的工作方式是1人计算，多人协同校验，然后才能提交到AVΙDM平台，致使设计流程不严谨[1]。通过此系统，AVΙDM自动化计算，使流程闭环，且属性是AVΙDM计划，本身具有流程控制特性，使研制流程的制定有据可依，责任明确。

c）设计文件管理方便。

原有的工作方式中，设计文件按专业分散管理；通过此系统，设计文件按任务集中管理，每次研制任务的设计报告集中式管理，便于查找。

图3为设计文件管理方式的比较。

图3 设计文件管理方式比较

d）各项关联数据集中管理。

前置任务分为：本单位内部专业数据及协同单位提供的设计文件。在原有的工作方式中，确定前置任务是否已经完成或者齐备有2种方式：1）内部专业数据，已上传至本单位AVΙDM平台统一进行管理；2）协同单位提供的设计文件，不能归档，分散在设计师电脑中，版本管理不规范。目前可通过总体研制流程跟踪管理系统统一进行归档，形成规范化数据管理，使设计文件的版本可控，设计文件的形成有依据可靠。

e）设计文件自动分发。

在现有工作模式中，系统能够自动查询每一个研制步骤所对应的计划提交物的状态，以更新当前研制步骤的研制状态和输入条件是否齐套，如果齐套，系统将自动向下游分发，无需经电子邮件传递，也不需电话确认。

f）设计流程集中监控。

根据研制流程跟踪管理功能，管理人员能够以甘特图的形式查看流程进度，可以监控研制流程、临时性研制流程的整体执行进度情况。原有的工作方式不具备此功能。

5 结束语

本文对基于工作流的总体研制流程跟踪管理系统的各功能模块组成和关键技术进行了阐述，能够较好地满足总体设计单位的应用需求。总体研制流程跟踪管理系统对研制主线流程步骤进行了模板化知识库管理，解决了型号研制任务六大里程碑管理，通过与AVΙDM系统计划管理模块和文档管理模块的集成，实现了对整个型号研制任务所有步骤进行统一跟踪、统一下发到AVΙDM项目管理，最终完成型号研制任务的闭环管理。实践结果表明，该方案具有较好的推广应用价值。

[1] 高善柱. 基于现有Avidm系统工艺装备信息管理系统设计研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2011.

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

[3] 罗海滨, 范玉顺, 吴澄. 工作流技术综述[J]. 软件学报, 2010, 11(7): 899-907.

[4] 张敏辉, 刘燕. 基于工作流管理技术的研究[J]. 信息安全与技术, 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] 刘丽, 毛菲. 基于工作流的复杂系统虚拟样机项目管理系统[J]. 北京航空航天大学学报, 2007(05): 585-589.

[7] 赵孟琳, 熊道德, 宁胜攀, 等. 航空产品研制项目管理信息化探讨[J].航空制造技术, 2010(03): 62-65.

[8] 熊丹丹, 淮斌, 侯旭东. AVPLAN面向军工行业的型号项目管理系统[J].中国制造业信息化, 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

邱亚男（1984-），女，工程师，主要研究方向为仿真技术研究与软件设计、综合保障信息技术研究