Milosevic, M., Todic, V., Lukic, D. 

 

MODEL DEVELOPMENT OF COLLABORATIVE SYSTEM 

FOR PROCESS PLANNING 

 
Abstract:  With  competition  in  global  markets,  more  and  more  enterprises  seek  to  make  up  virtual  enterprise  or 
cooperate with each other in the manufacturing process in order to reduce cost of product and increase competitive 
ability.  For  this  reason,  some  of  the  key  technologies  are  developing  in  the  field  of  collaborative  work  between 
enterprise, besides collaborative design, the collaborative process planning also very important among them. With 
process  planning  collaborative  platform  engineers  whom  belong  to  the  different  enterprise  may  be  work  more 
efficiently than before, and the manufacturing resource of virtual enterprise will be utilized more optimized. In this 
paper the model of system for process planning in collaborative environment are shown. 
Key words: Collaborative systems, PLM, Process planning, CAPP 
 
1.  INTRODUCTION 
 
 

Manufacturers  are  facing  increasing  challenges  of 

better 

product 

quality 

with 

tighter 

delivery 

requirements  for  customers.  Global  competition  is 
increasing  with  pressure  on  prices,  smaller  orders, 
shorter  life  cycles,  more  suppliers  and  increasing 
material  and  energy  costs.  These  new  business  drivers 
make 

manufacturers 

follow 

more 

competitive 

manufacture 

model, 

such 

as 

collaborative 

manufacturing,  to  closely  collaborate  with  their 
customers,  suppliers,  manufacturers  and  partners  for 
the most advanced competitiveness by leveraging core 
competencies throughout the entire product lifecycle.

 

 

PLM  systems  support  the  management  of  data  for 

products,  processes  and  services  from  initial  concept, 
through  design,  engineering,  launch,  production  and 
use  to  final  disposal.  They  coordinate  and  collaborate 
products,  project  and  process  information  throughout 
the  entire  product  value  chain  among  various  levels, 
internal and external to enterprise. They also support a 
product-centric and process-centric solution that unifies 
product lifecycle by enabling online sharing of product 
and process knowledge and applications [1]. 
 

In  the  age  of  heterogeneous  markets,  rapid 

expansion  of  technologies  and  excessive  reductions  in 
product  life  cycle,  collaborative  engineering  has  been 
recognized  as  a  strategy  for  the  total  life  cycle.  This 
collaborative  engineering  is  getting  more  and  more 
important  as  manufacturing  activities  require  more 
expertise and more involvement from a lot of people on 
networks,  including  design  engineers,  production 
managers,  process  planners,  production  engineers, 
delivery managers, customers and expert advisors. 
 
2.  COLLABORATIVE ENGINEERING 
 
 

The  traditional  approach  to  product  development 

and  production is  Sequential Engineering ,  SE.  In this 
method, works are divided into many sub-tasks, and the 
optimization  is  defined  by  these  task  sequences  
(Fig. 1).  

 

Design

Evaluation

Process

Planning

Sales,

Delivery

Production

Production

Planning

Design

Information

Part

Information

Products

Production

Plan

Process

Plan

 

 

Fig. 1. Product development and production activities 

in Sequential Engineering approach 

 
 

The  opposite  method  is  Concurrent  Engineering, 

CE.  It  is  a  systematic  approach  to  the  integrated  and 
concurrent  design  of  products  and  their  related 
processes.  In  the  concurrent  engineering  approach,  a 
complex,  dependent  and  diverse  model  is  used,  and 
optimization  is  determined  by  task  dependency, 
organization behavior and uncertainty. 
 

One  of  the  key  words  in  current  researches  in 

concurrent  engineering  is  Co-operation.  This  co-
operation  means  Collaboration  and  it  is  becoming 
more and more important. Consequently, Collaborative 
Engineering  
means  co-operating,  sharing  information 
and  knowledge  of  global  and  multi-company 
engineering (Fig. 2) [2]. 

 

Design

Production

Process

Planning

Production

Planning

Evaluation

Sales,

Delivery

Sharing Information

and Knowledge

 

 

Fig. 2. Product development and production activities 

in Collaborative Engineering approach 

 

According  to  the  functions  and  roles  of  users 

participating  in  a  collaborative  design  activity,  a 
collaboration  product  development  system  can  be 
organized in either a ‘horizontal’ or a ‘vertical’ mode. 
 

The  horizontal  collaboration  puts  the  emphasis  on 

gathering  a  design  team  from  the  same  or  different 
disciplines to carry out a task systematically. 
 

The vertical collaboration can establish an effective 

communication  channel  between  the  upstream  design 
and  the  downstream  manufacturing  simulation  and 
optimization tools, and it can enrich the principles and 
methodologies  of  concurrent  engineering  to  link 
diversified engineering tools dynamically. Due to these 
different  levels  of  collaboration  and  interaction 
between  users,  the  collaboration  can  be  generally 
categorized into three types (Fig. 3): 

 

 

Visualization-based collaboration, 

 

Co-design collaboration and 

 

CE-based collaboration. 

 

C

o

m

p

le

x

it

o

en

a

b

li

n

g

 t

e

ch

n

o

lo

g

ie

s

Levels of interactions

 

 

Fig. 3. Different design processes with different 

collaborations [3] 

 
2.1 Visualisation-based collaboration 
 
 

Visualisation-based collaboration has the advantage 

of  facilitating  collaborative  and  distributed  product  or 
process  preview/review.  In  such  an  environment,  a 
multi-disciplinary team involving a manager, designer, 
process  planner,  customer,  etc.,  can  be  formed  to look 
at or review the same visualized design model, which is 
often  steered  by  a  chief  designer  or  chief  planner.   To 
alleviate  the  sluggish  transfer  of  large-volume  design 
models  over  the  Internet,  concise  3D  formats  for  Web 
applications, such as virtual reality modelling language 
(VRML)  or  Extensible  3D  standard  (X3D), have  been 
launched  to  simplify  the  models  as  triangular  meshes 
for visualisation purposes. Under this collaboration, the 
communication  can  be  maintained  through  either  an 
asynchronous manner or a synchronous manner. 

2.2 Co-design collaboration 
 

 

Co-design  collaboration  targets  a  more  interactive 

collaboration  activity  for  a  conceptual  or  detailed 
design  with  more  complex  requirements  of  co-
ordination  and  organization  among  users.  Co-design 
can 

be 

conducted 

either 

asynchronously 

or 

synchronously. 

An 

asynchronously 

collaborative 

Technologies  and  methodologies  for  collaborative 
product development systems activity can be organized 
in  a  hierarchical  assembly  structure,  through  which  a 
chief designer outlines the assembly  configuration and 
the  detailed  component  design  tasks  are  assigned  to 
individual 

designers 

to 

carry 

on 

separately. 

Managements,  co-ordination  and  project  review  of 
tasks, which can be assisted by some advanced project 
management  or  PDM  systems,  are  vital  to  the  whole 
process.  A  synchronous  collaborative  activity  is 
conducted in a way such that a group of designers are 
dedicated  to  the  same  task  actively.  Teamwork 
techniques,  such  as  user  commitment,  roles  and 
responsibilities, 

are 

crucial 

to 

guarantee 

this 

simultaneous co-design activity.

 

 
 
2.3 

CE-based collaboration

 

 
 

CE-based  collaboration  extends  the  CE  principle, 

which  is  based  on  the  integration  of  design  and  the 
related  manufacturing  processes  for  a  life-cycle 
consideration,  to  support  distributed  applications,  and 
geographically  dispersed  users,  systems  and  resources 
can  be  integrated  in  an  Internet/Intranet  environment 
beyond the traditional boundaries of physical and time 
zones.  In  a  CE-based  collaborative  system,  product 
design  systems  and  some  evaluation  or  simulation 
service  tools  diversified  in  terms  of  functionalities, 
communication protocols, programming languages and 
data structure representations are integrated as a multi-
disciplinary environment for optimizing design. In such 
a  system,  application  services  in  product  design, 
process  planning,  engineering  analysis  and  simulation, 
can  be  conveniently  embedded  as  Application  Service 
Providers
 

(ASPs) 

for 

remote 

invoking 

and 

manipulation. 

 
 

2.4 Product lifecycle collaboration 
 
 

As  such,  a  new  technology  solution,  called, 

‘‘product 

lifecycle 

collaboration’’, 

is 

required. 

Functions  of  to  enable  product  lifecycle  collaboration 
include, but not limited to (Fig. 4) [1]: 
 

 

Product portfolio management, 

 

Collaborative product customization, 

 

Collaborative product development, 

 

Collaborative product manufacturing, 

 

Collaborative component supply and 

 

Extended product service. 

 

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