耦合活动重叠执行过程的时间模型

为提高并行设计的效率,针对并行开发过程中的耦合活动重叠执行方式,深入分析了耦合活动的迭代过程后,提出了一个考虑设计活动敏感度和可变度的时间计算模型。首先采用返工概率函数积分的方法,计算各设计活动的重叠修改时间,再采用非齐次泊松过程,描述下游设计活动发现上游设计活动错误的随机过程,并在构建各设计活动进化度函数的基础上,运用数理统计方法计算各设计活动的反向修改时间,进而建立耦合活动设计过程的时间计算模型。最后,结合某型柴油机活塞连杆组改进设计的实例,运用MATLAB优化工具箱对其开发时间进行优化计算。运算结果表明了该时间模型的有效性,并为企业提供了均衡时间和成本的分析方法。     

耦合任务的重叠执行问题研究

耦合任务的重叠执行是复杂产品实施并行工程的一种重要方式。基于任务间信息耦合关系所产生的迭代设计过程,提出了名义信息进化度与有效信息进化度,构造了一个非稳态泊松过程来描述任务间的信息交流,用返工可能性矩阵分析了迭代求解产生的原因及实现过程。在此基础上,提出了产品开发时间与开发成本的计算模型,证明了耦合任务的重叠执行在缩短产品开发时间的同时增加了产品的开发成本,并通过实例验证了该结论的正确性。     

并行产品开发过程的时间模型及其优化方法

针对并行开发过程中设计活动间存在迭代和重叠的情形,提出一个时间计算模型及其优化方法。依据矩阵规划后的设计结构矩阵,将设计活动组划分为多个耦合活动块和非耦合活动块,按信息流方向依次计算活动重叠造成的设计修改时间,进而建立产品开发的时间模型。在给定成本约束下,将开发时间最短问题转化为有约束的最优化问题,并给出相应的求解算法。最后通过实例运算表明了时间模型及其优化方法的有效性。     

基于内部迭代的耦合任务集求解方法

针对并行迭代模型中的工作转移矩阵模型存在的缺陷,从任务迭代时间、信息传递的不完备特性以及迭代次数的有限性等方面进行了修正,建立了改进的并行迭代模型,进而结合遗传算法,求解多阶段模式下耦合集的最优执行工期和成本。用该模型求解两个产品开发过程的耦合任务集,验证了其有效性,并进一步分析了影响耦合集工期和成本的因素。     

考虑信息不确定性的串行迭代时间模型的研究

串行迭代模型中信息不确定性导致任务的迭代返工,增加了任务的总执行时间。针对这一问题,通过对上、下游串行任务执行过程的分析,得出造成信息不确定性的主要原因,确定信息不确定度函数,构建考虑信息不确定性的串行迭代时间模型。进而通过对该模型的分析得到任务间的依赖关系指数和上、下游设计人员间的交流次数对迭代返工时间的影响规律,从而为缩短产品开发过程中任务的迭代返工时间和总执行时间提供了理论参考。以某机械产品的开发项目为例,验证了模型的有效性。     

基于设计结构矩阵的耦合任务迭代重叠建模和分析

为优化产品开发过程,把重叠引入耦合过程的研究中。以高斯消去算法为基础,给出了在两任务耦合情况下,确定耦合任务上、下游关系的方法。在建立信息修改比率参数数学描述的基础上,充分考虑到过程重叠时分别由任务返工和并行通讯所产生的时间消耗,结合高斯消去法和耦合任务的迭代特性,给出了两耦合任务迭代情况下开发时间的数学模型。最后,用工程实例验证了该数学模型,并分析了模型中部分参数的特性。     

基于模糊理论的并行耦合设计任务工期优化

针对耦合设计任务执行工期的不确定性,应用模糊理论,并结合并行耦合迭代模型,建立并行耦合设计任务模糊工期模型。采用相离度和质心相结合的排序方法求解该模型,得到每次迭代返工的关键任务,通过对关键任务投入更多资源来实现设计任务工期的优化。以某飞行器的开发过程为例,验证了该方法的有效性。     

工程迭代设计中产品族开发过程的研究与建模

为了在工程迭代设计中减少新产品开发的提前期,提出了一种基于设计结构矩阵的产品族开发过程模型.在该模型中,基于设计参数间的依赖关系建立设计结构矩阵,并运用路径搜索算法将其整理为包含耦合子矩阵的解耦矩阵.对于其中的耦合子矩阵,运用基于马尔可夫链的串行迭代模型计算设计总时间,并运用基因算法优化排序.运用迭代设计的并行模型识别出对耦合关系贡献大的设计模态和设计参数,根据设计模态模块化设计参数,而对耦合关系贡献小的设计参数进行标准化.最后,将设计参数层的标准化和模块化映射到零件层,建立相应的产品族结构,以汽车离合器的设计为例阐述了该过程模型的有效性和应用前景.     

支持设计过程仿真的逻辑迭代结构模型及其仿真

针对现有设计结构矩阵不能完整地表达产品开发过程中存在的复杂信息迭代关系,从而造成基于该模型的开发过程仿真结果的不确定性大和开发过程时间的控制难、导致产品开发计划延误的缺陷,提出一种有利于表达产品开发过程中复杂信息迭代关系的逻辑迭代结构树模型,将过程中迭代间所具有的逻辑关联作为过程模型中的重要迭代规则,以改进传统模型中由于信息不完善而造成的过程仿真偏差;建立基于逻辑迭代结构树网的设计过程仿真模型,开发相应的设计过程仿真软件,并以摩托车制动器产品的开发过程仿真为例进行了验证.结果表明新方法能更加全面有效地表达影响产品开发进度的各种因素,减少传统方法中由于模型信息不完善产生的结果失真,进一步提高产品开发过程分析与评价的准确性,有利于提高企业产品开发计划的可实施性.     

基于遗传算法的并行设计耦合集任务分布规划

针对完全并行迭代模型在实际产品设计中难以实现的问题,从迭代过程中任务的迭代时间和迭代次数的有限性两个方面对迭代模型进行了修正,并在此基础上对迭代模型进行了扩展,建立了改进后的多阶段混合迭代模型。结合遗传算法,求解在多阶段混合迭代模式下耦合集的最短执行时间和最小成本以及相对应的任务分布方案。以某智能割草机的开发设计过程为例,说明了该方法的有效性,并分析了阶段数和学习率对任务执行时间和成本的影响。     

下游开发活动纳入上游开发活动动态信息研究

基于知识累积率和上游信息与下游开发活动的相关性,给出了上游开发活动释放信息的经验判别条件.针对下游开发活动纳入上游开发活动动态信息的时间,在开发周期一定、下游开发活动绩效进化曲线非线性且时间连续的条件下,通过构造考虑信息收益与纳入动态信息发生的返工成本权衡的净收益模型,证明了净收益极大值的存在性.在此基础上给出了下游开发活动纳入上游开发活动动态信息的时间阈值,当信息到达时刻大于等于该阈值时就应纳入该信息,否则先忽视该信息以等待更多的信息.最后通过算例证明了模型的合理性.     

异构模块组合耦合分析的完全关联矩阵

针对异构模块组合的耦合分析问题,提出一种完全关联矩阵(Comprehensive dependency matrix,CDM),不仅表达参数和功能间的直接关联,同时包含了间接关联(变更传播)信息。提出一种基于进化策略的耦合分析方法,给出耦合分析的适应度函数和针对问题的进化算子。对CDM进行聚类(耦合)分析可以正确认识设计中参数和功能的耦合关系;在构造CDM的同时对设计变更传播进行分析,从而可以更全面地表达和分析异构模块组合的耦合关联关系,为异构模块组合耦合分析提供方法支持。     

一种新的水平集进化模型

针对目前图像分割领域许多水平集进化模型需要不断重新初始化水平集函数,或需要图像的梯度信息来约束进化的问题,提出了一种带距离约束项的基于亮度信息的水平集进化模型IMDC(intensity-based model with distance constraint).该模型引入一个距离约束项作为内部能量来保证水平集函数始终不偏离符号距离函数(SDF),避免了进化过程中对水平集函数的不断初始化.同时,借鉴C-v模型的基本思想,采用图像的亮度信息而非梯度来构造模型的外部能量项,确保了零水平集曲线稳定地收敛于期望的图像特征点(如目标轮廓点).实验结果表明,本文提出的模型不仅有效地克服了传统模型需重新初始化或无法应对弱边缘特征这两大问题,而且具备全局最优分割的能力和较强的抗噪性能.     

数据—模型融合驱动的流程制造车间数字孪生系统研发EI北大核心

针对流程制造过程工序间耦合严重、过程建模困难、生产活动规划的联动性和智能化水平较低等问题,提出数据与模型融合驱动的、覆盖工艺流程全变量空间的车间多维数字孪生模型及其系统架构。融合车间生产全要素孪生模型与动态生产数据,建立了贯穿生产过程中不同工序的设备实体对象模型,从几何、物理、行为、规则等多个维度对耦合生产线实体对象特征进行刻画,实现了工艺设备静动态多维属性的数字化精准映射。在此基础上,搭建了包括物理产线、虚拟产线、信息服务等支撑多系统数据交互映射的车间数字孪生系统,研发了基于开放平台通信—统一架构(OPC UA)与Kepware的通信技术的静动态虚实映射和迭代运行机制,实现了从车间物理制造流程耦合向各孪生体参数间耦合的转换。最后,基于某流程制造企业制丝生产试验线开展应用验证,为解决流程工业耦合复杂而造成的协同交互与迭代运行难题提供了方法和实现途径。     

考虑机器检修的圆钢热轧批量调度算法

针对圆钢的热轧批量调度问题,考虑实际生产中的机器检修计划对批量连续性加工的影响,以最大化产能利用率、最小化机器调整时间和订单提前拖期为优化目标,建立了多目标的整数规划模型,并提出改进的带精英策略的快速非支配排序算法对模型进行求解。算法结合问题的约束特征,采用改进的NEH算法生成初始解,并采用罚函数的思想设计适应度函数,对种群中存在的不合理解设计修复规则进行修复;针对遗传进化过程,设计了遗传操作方式,并在算法迭代过程中嵌入基于有限搜索范围的邻域搜索算法,避免算法陷入局部最优。实验结果表明,模型和算法对问题的描述和求解是可行有效的。     

用于产品方案设计阶段的系统工程模型成熟度评估方法

产品方案设计结果是产品研制的主要依据,其发放过程主要依赖于成熟度进行管控。为了加强对产品方案设计阶段的有效管控,针对方案设计阶段运用基于模型的系统工程方法(MBSE)构建模型的过程中,缺少成熟度量化评估方法的问题,提出一种系统工程模型成熟度模型评估方法,用以量化方案设计过程中系统工程模型成熟程度。在产品方案设计系统工程模型的基础上,建立包含有构建成熟度与迭代成熟度的系统工程模型成熟度模型,进一步对设计元素完成率及需求覆盖率进行评估,并以百分比的形式给出方案设计系统工程模型成熟程度。通过对航天器方案设计阶段环控系统方案设计阶段进行成熟度评估,验证了该方法的可行性。     

企业信息质量成熟度模型研究

根据国内企业信息管理的现状和问题,提出了信息质量成熟度模型.该模型从人力资源对象、信息资源对象、企业活动对象、评价指标对象4个视角,将信息质量成熟度分为初始级、基本级、可重复级、定量管理级和优化级,并系统分析了每个等级下的信息管理关键活动.最后,结合国内某企业信息管理现状对信息质量成熟度进行了等级确定,为进一步改善信息质量,提高管理水平,提供了决策依据和操作目标.     

基于TRIZ的技术预测方法研究与应用

技术预测有助于企业实现技术创新。产品技术成熟度预测和进化潜能预测是技术预测的主要内容。TRIZ提供了进行产品技术成熟度预测和进化潜能预测的方法。在获取相关专利信息的基础上,通过拟合数据曲线与标准曲线的对比,可以实现技术成熟度预测。通过进化路线分析,利用进化潜力雷达图确定潜在的技术进化方向,可以辅助企业制定产品技术创新的方向。将TRIZ技术预测方法应用于离心冲击打夯机的技术分析过程,证明了上述方法的有效性及其在指导企业产品创新过程的价值。     

基于成熟度的零件-标准件成熟过程模型

为了解决以往在标准件形成过程中零件信息分散,零件升级为标准件的过程未有效管理的问题,提出了一种基于成熟度的标准件成长过程模型,该过程模型借鉴软件成熟度的思想,定义了零件成长（非标准件-借用件-通用件-标准件）的等级和规则,描述了零件成长过程中各等级的要素信息,给出了零件逐步成熟的升级条件,设计了标准件成熟过程处理系统的架构,针对其关键技术提出了解决方案。该成长过程模型为零件到标准件的演变过程提供了一个有效的表示方法,并可对标准件成长历史信息进行追溯,有效支持零件到标准件的升级变化。      

求解生产批量计划问题的改进量子进化算法

针对遗传算法和粒子群算法在求解生产批量计划问题中易陷入局部最优解的问题,提出了改进的量子进化算法.对各周期项目计划产量的决策变量进行基于概率幅的量子比特个体编码,在迭代求解的过程中通过约束违反度比较个体的支配关系,有效指导种群向合理解进化,并根据当前迭代次数动态调整旋转角机制控制基因位的坍塌速度,在进化后期尽量保留最优个体的基因信息以提高算法的收敛速度和求解精度.实验结果表明了该算法的有效性.