行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
以ＳＯＡＰ為基之協同式產品開發管理系統技術開發
計畫類別： 個別型計畫 計畫編號： NSC92-2212-E-151-003- 執行期間： 92 年 08 月 01 日至 93 年 07 月 31 日 執行單位： 國立高雄應用科技大學工業工程管理系 計畫主持人： 何正得 共同主持人： 陳裕民 計畫參與人員： 陳建宏、陳炳寬、陳建菁 報告類型： 精簡報告 報告附件： 出席國際會議研究心得報告及發表論文 處理方式： 本計畫可公開查詢中 華 民 國 93 年 11 月 5 日
行政院國家科學委員會專題研究計畫年度報告
以
SOAP 為基之協同式產品開發管理系統技術開發
(Development of SOAP Based Collaborative Product Development
Management System)
計畫編號：NSC 92－2212－E－151－003 執行期間：92 年 8 月 1 日至 93 年 7 月 31 日 計畫主持人：何正得 email: [email protected] 共同主持人：陳裕民、王昌斌 研究人員： 陳建宏、陳炳寬、陳建菁一、中文摘要
本研究之主要目的是研究協同式產品 研發設計模式以建立協同式設計流程的參 考模式(Reference Model)並以 SOAP 為基礎 根據WfMC 參考模式構建一“協同式產品開 發管理系統”。本計劃主要成果有： 1. 以企業工程之方法與技術，分類個式產 品研發設計活動。建立企業間協同式產 品研發設計流程的參考模式。 2. 以「企業間協同式研發設計流程參考模 式」為基礎，以企業工程之方法與技術， 分析產品研發設計活動之團隊成員角色 與各流程階段所需軟硬體資源。 3. 以 WfMC 工作流程管理參考模式為藍 本，發展一企業間研發設計流程模式。 4. 以 整 合 式 建 構 語 言 (Unified ModelingLanguage, UML) 之 方 法 、 參 考 Web Services 技術與軟體工程之方法，發展企 業間研發設計之工作流程管理系統架 構。 5. 依據 XML 與 Web Services 技術，建構企 業間研發設計之工作流程管理系統。 關鍵詞：產品開發、企業工程、協同設計、 工作流程 Abstract
The main objectives of this project are: 1) studying the collaborative product design processes in order to establish a reference model for collaborative product design process; 2)constructing a collaborative product design process management system based on this reference model. For these
objectives, we will carry out the following task:
1. classification of various product design activities based enterprise engineering methodology and techniques, and establishing a reference model for collaborative product design process, 2. investigation of the necessary software
support of every stakeholders in the collaborative product design processes, 3. developing a collaborative product design
process flow model based on WfMC work flow management reference model,
4. developing a framework for work flow management system based on UML methodology and Web Services technologies,
5. constructing a product design process management system based on XML and Web Services technologies.
Keywords：Product Development, Enterprise Engineering, Collaborative Design, Workflow
二
、計畫緣由與目的
近年來，由於勞工僱用成本不斷上 揚，我國在勞力密集產業的優勢已逐漸喪 失，生產線也不斷外移。國內企業若無法擺 脫代 工(Original Equipment Manufacturing, OEM)為主之營運模式，儘速升級轉型，將 難以維持競爭力。而行銷與品牌之建立須長 時間耕耘投資，亦存有明顯的文化與地域區 隔性，並非國內業者所擅長，或能在短時間 內迎頭趕上者。因此，走出代工生產模式、 向 前 跨 足 產 品 研 發 設 計(research and development, R&D)領域、並積極參與國際分
工體系之建構，實為我國產業振衰起蔽、救 亡圖存之不二法門。 身為國際產業分工體系中之一環， 國內企業涉足產品研發設計領域，首先即面 臨協同式產品研發設計的挑戰。協同式產品 研發設計，即由分散於各地、擁有不同專長 的各式技術人員、工程師、行銷人員、潛在 顧客…等利害關係人(stakeholders)，共同投 入產品研發的工作；然而，協同式產品研發 設計攸關企業成敗存亡，影響至為深遠，國 內多數企業對此並無適當認知，未能了解協 同式產品研發設計為企業營運策略的重要 一環，往往配合國外上下游大廠技術規格， 流於邊緣與被動；再者，當金並無一足以全 盤適用相容之企業間協同式產品研發設計 介面技術堪為支援。軟體公司往往因應各客 戶之需求，為不同客戶導入相異的系統，反 使企業間產品研發設計協同機制之建立更 加困難。 雖然全球化分工已使人類生活的面 貌產生巨大改變，分工的層次卻多半仍侷限 於生產製造領域。分工的理念雖然能適用於 產品研發設計，由全球各地最優秀的人才分 別擔任產品研發設計的一部分工作，也不應 是遙不可及的夢想；然而，現行的分工方 法，讓研發設計、製造、採購、行銷等團隊 均各自不同的主管或經理人負責，即使同楚 一家企業中，各部門間也猶如築起高牆，彼 此間的互動甚少。在此種分工模式下，研發 設計部門只負責開發新產品；開發完成後， 便將設計圖扔過牆去，讓生產部門自行揣摩 生產方法；而生產部門也不考慮採購部門能 否購得低成本的零件與材料，只把自己的物 料需求開給採購部門。每逢新產品推出，企 業內就猶如戰場；若產品無法如期上市或交 貨，更長導致部門間互相推諉指責，影響員 工士氣甚鉅[4]。探究其因，產品研發設計涉 及太多人類心智的活動，並無一種通用的研 發設計模式能適用於所有產業結構與產品 型態；亦及現金並無一種與泰勒科學管理理 論相當的方法能適用於企業間研發設計領 域。因此，目前的企業間研發設計其實仍停 留在原始階段，距離發揮分工效益的理想仍 有相當距離。 此外，由技術觀點來看，各企業原 本是一個個孤島，各自採用不同的作業系 統、應用程式、資料庫與通訊協定。在企業 間研發設計中，完整的研發設計工作流程 (workflow)必然需橫跨多個資訊系統；工作 流程勢必成為企業間得資訊整合平台。然 而，要整合企業間的互動流程實非易事；這 也使得企業間工作流程管理的問題浮上檯 面。工作流程管理的應用範圍有文件版本管 理 (version control) 、 建 置 管 理 (build management) 、 工 作 場 所 管 理 (workspace management) 、 作 業 工 具 整 合 (tools integration)…等。目前已有多種市場工作流 程管理系統問世，然而大多數的套裝工作流 程管理軟體皆存有系統開放性、擴充性與相 容性的問題，而在應用上有諸多限制[1]。 1993 年 8 月，多家國際知名企業與學術研 究 單 位 成 立 工 作 流 程 管 理 聯 盟(Workflow Management Coalition, WfMC)，目標為(1) 建立用以描述說明工作流程管理系統及其 環境之標準；(2) 使不同工作流程管理系統 間能互相溝通；(3) 透過標準化工作流程參 考模式，協助使用者了解工作流程管理之功 能；(4) 與其他相關組織共同建立彼此間之 標準及溝通模式[2,3]。然而，各參與廠商並 未完全遵循共通標準，因此，前述工作流程 管理軟體的問題與限制仍然存在[1]。 協同式產品開發主要概念是於產品 開發早期即與供應鏈上下游廠商合作，藉著 協同作業使新產品開發的工作可以跨企業 完成。學者Burdick 等人對協同所提出的定 義為：「協同作業是一個可以達成員工、商 業夥伴以及客戶在整個交易社群或市場的 動態合作的模型」 [1]。在協同作業的模式 下，企業可利用網路的力量整合供應鏈並達 成資訊共用，使企業獲得更大的利潤，因此 協同式產品開發成為企業獲利的重要武器。
三
、
研究方法
Cooper 提出七大新產品研發流程模 式，如圖一所示。 從上述之傳統產品開發作業流程，可發 現傳統研發設計之缺點如下[3]： 1. 功能性組織架構，易造成各部門本位主 義。 2. 採取順序性的設計程序，影響上下游設 計資訊傳遞與溝通。 3. 研發設計資訊與產銷資訊未能連結，無 法產生競爭優勢。 所謂協同設計，其實是「同步工程」 概念的在供應鏈上實現，亦即讓涉及產品發展過程的所有相關人員，包括設計者、製造 者、供應商、行銷人員等，都可同時參與產 品開發並互相溝通討論；即使身處不同地點 的設計人員，也可透過網路從事進行某項產 品的設計修改。更重要的是，協同設計系統 同時也能讓顧客參與產品設計，研發出完全 符合客製化的產品，如圖二所示，在縮短產 品開發時程方面，協同設計模式明顯優於傳 統設計。 「協同設計」可概分為(1)單一設計活 動與產品開發及(2)設計流程兩類。前者係由 多功能團隊成員共同執行同一設計活動；後 者係聯盟企業依專業分工，執行產品開發與 設計流程之活動。故「協同設計」模式均具 備以下之特性[4]： 以動態之產品開發與設計流程為核 心：協同設計係以產品為導向，動態結 合相關活動與資源，進行產品開發與設 計。 專業分工與協同合作：協同設計係以企 業內或企業間多功能團隊執行產品開 發與設計流程或活動，強調專業分工與 協同合作。 溝通、協調與控制：多功能團隊之專業 分工與協同合作，在實際運作上須不斷 溝通與協調，並控管流程與產出，以確 保流程合理化與產出品質之正確性。 以網路與資訊科技為基礎：協同設計的 成效繫於對產品設計各階段活動的資 訊、知識的了解與共享──此方面有賴 於資訊與知識的整合與管理；而資訊與 知識的整合與管理，則有賴於網路與資 訊科技之有效運用。 聯盟與互信：「誠信」是「協同設計」 的靈魂，唯有供應鏈上各企業彼此以誠 信相待，透過企業聯盟建立互信，方能 維持長久之合作關係，也才能達成「協 同設計」的理想。 綜上可知，協同設計是架構在網際網 路環境之下，相關成員共同參與完成設計研 發相關任務；在整個過程中，即使所有成員 分處異地，仍可同時參與設計研發並互相溝 通討論及分享、修改資料。
四、結果與討論
在企業中為使工作成員彼此間的資訊 能夠溝通分享，工程資料管理的範疇必須涵 蓋產品設計及製程開發兩階段所產出的資 料。經由歸納的方式，本研究將管理這些資 料的層次分為產品資料的管理以及製造程 序的管理兩方面。而在使用上則需具備以下 功能[5]： 1. 使用控制：在 EDM 系統中必須包含一 些使用控制，例如必須提示一個正常或 錯誤的使用程序等。 2. 分 類 (classification) 及 取 用 (retrieval) ： EDM 系統中最主要的功能就是提供資 料搜尋來幫助瞭解資料及狀態運作的情 況，藉由提供查詢工具來取得標準件及 現存之設計資料，也可以顯示出標準圖 檔的使用登記、計畫狀態的分派運作等。 3. 資料結構的管理：EDM 的系統必須有能 力維護工程變更以及提供追蹤目的時的 產品結構關係及歷史資料。而維持產品 關係（組件、零件），以及相關發展文件、 檔案彼此間的關聯可以透過產品結構或 是產品清單(part lists)、材料表、零件定 義、零件相關附屬資料(attributes)、零件 結構、基準與產品定義之關係，及相關 型態檔案來管理。 4. 工程變更的資料管理：工程變更的重點 是記錄產品修改時的演變過程、產品的 設計歷史檔案，並維持產品資料的一致 性。而此管理必須確定修改圖形、規格 的最後版本是以正確的格式、在正確的 時間提供到正確的地點。而這通常會反 應在70~80%產品最後的成本[6]。 5. 組態管理(configuration control)：一個 EDM 系統必須有能力追蹤整個產品結 構來確保關於一連串的產品批量或是個 別的零件的訊息，以便工件在任何時候 都可以被尋回。 6. 文件狀態識別：工程文件當經過不同公 司部門時通常會發生改變狀態的情況， 例如創造、獲取、變更、儲存、保護、 追蹤、排序等。除了上述的使用控制外， 系 統 還 必 須 提 供 版 本(revision)與版次 (version)之關係與控制及狀態改變的識 別。 7. 檔案運用、儲存：提供設計資料及文件 之安全及存取控制，使 EDM 系統能從 一些資源中統籌運用資料，因此必須提 供 抓 取(check-out) 及 歸 還 (check-in) 資 料、避免資料的錯誤並提供簡單資料的 儲存。此外還可以建立組織及使用者名單等的功能。 8. 資訊運用：大部分 EDM 系統的功能可 以經由主機的電子郵件系統來提供活動 訊息、警示、傳達等功能。而這些訊息 可用來決定並追蹤系統現在的狀態。 綜合以上功能需求，設計本研究 之系統功能架構圖如圖三所示。依據圖三所 規劃的軟體功能架構圖，如圖四所示。此種 3-tier 架構，如圖五所示，雖然可以滿足一 般公司外協同作業使用者的需求，可是與使 用者在公司內之運作卻是不一致。如果要求 協 同 作 業 使 用 者 有 一 致 的 使 用 方 式 與 控 管，協同作業公司間的連結必須是伺服機對 伺 服 機 ， 如 圖 六 所 示 ， 而 且 是 通 透 的 (transparent)。圖六中，合作公司伺服機與網 頁伺服機間的通訊將會是最大的障礙，因為 網頁伺服機是為一般使用者設計。伺服機與 伺 服 機 間 的 通 訊 需 要 不 同 的 設 計 ， SOAP(simple object access protocol)即是為 解決此一問題而產生的。伺服機之間將要相 互傳遞的信息以XML 方式存在信封(SOAP envelope)中，如圖七所示。在跨企業的協同 作業時，工作流程引擎(workflow engine)負 責工作間的協調與控制。因此，企業間的協 同作業時，展示層的網頁伺服機並不需要與 合作公司的伺服機溝通。使協同設計團隊的 中的成員藉由自己公司內的流程控管機制 與協同公司間以SOAP 交換信息。所以本研 究的重點是開發能以 SOAP 和其他伺服機 溝通協調的工作流程引擎。本計畫的雛型系 統，如圖八所示，是一個以SOAP 為基的工 作流程引擎與一個以 SOAP 為基的檔案文 件伺服器。
五、參考文獻
1. Sriram, D., R. Logcher, A. Wong and S. Ahmed, “Computer-Aided Cooperative Product Development,” I. J. of Systems Automation: Research and Applications (SARA), Vol.1, pp89-112, 1991.
2. Burdick, D., Bond, B., Miklovic, D., Pond, K. and Eschinger, C., “C-Commerce：The New Arena for Business Applications,” Research Note, Gartner Group, 1999.
3. Cooper, R. G., “Perspective: Third-Generation New Product Processes,” Journal of Product Innovation Management, Vol.11, pp.3-14, 1994. 4. Veryzer R. W., “Discontinuous Innovation
and the New Product Development Process”, Journal of Product Innovation Management, pp.304-321, 1998.
5. Fu, Z. and A. de Pennington, “Constraint-Based Design Using an Operational Approach,” Research in Engineering Design, Vol.5, pp202-217, 1993.
6. 魏豪江，跨企業動態工作流程管理核心 元件開發，國立成功大學製造工程研究 所碩士論文，2003 年。
溝通、資訊傳遞 (A)傳統設計流程 程序一 程序二 程序三 (B)協同設計模式 縮短設計時間 資訊傳遞 圖二 傳統設計流程與協同設計模式之比較 Platform Administration Workflow Management Information Management Knowledge Management Communication Project Management Workflow Planning Workflow Coordination Workflow Monitoring Configuration Management Project Information Management Repository Management Historical Information Management Authorization Management Security Control Domain Knowledge Development Knowledge Integration Information Management Configuration Resource Management Change Management Knowledge Capturing Knowledge Storage Knowledge Retrieval 圖三、 系統功能架構圖
Monitoring Component Platform Administration Inform Component Design Engineer UI User Registration Component
Project Management Module
Outsourcing Component Registration Component Resource Administrator Component Project Administrator Component Information Management Module
Data Management Component Authorization Control Component Analysis Component Database Management System
Storage Management Module
Database Project Repository Knowledge Repository Pr es en ta tio n L ay er Bus ine ss L ogi c L aye r Da ta Ser vic e L ay er Security Module
Workflow Management Module
Management Service Run Time Service
Planning Agent Monitor Agent Coordination Agent Process Agent Task Agent Control Component Project Configuration Component Product Configuration Component Data Translator Component Customer UI Administrator UI
Knowledge Management Component
Knowledge Retrieval Component Knowledge Capturing Component Project Repository Management Component Knowledge Repository Management Component 圖四、 軟體功能架構圖 Web Server (Presentation Layer) Web Services
(Business Logic Layer)
Data Base Server (Data Service Layer)
User in partner's site
Firewall
port 80
Web Server (Presentation Layer) Web Services
(Business Logic Layer)
Data Base Server (Data Service Layer)
users in partner's site Firewall port 80 server in partner's site Firewall 圖六、 系統運作方式二 users in partner's site server in partner's site Web Server (Presentation Layer) Workflow Engine Data Base Server
(Data Service Layer)
Firewall port 80 Messages in SOAP envelope Firewall Web Services
(Business Logic Layer)
圖七、系統運作方式三 users in partner's site Workflow Engine Firewall port 80 Messages in SOAP envelope Document Service 圖八、本計畫之雛型系統
