基于设计结构矩阵的任务规划新方法

针对产品开发项目中存在的资源约束问题,提出了基于设计结构矩阵的任务规划方法.使用设计结构矩阵中的划分、联合运算将任务划分成不同的层次；通过不断调整规划方案,得到资源约束下的项目最短执行工期,避免了其他算法所需的编码、交叉等操作,具有简单、直观、易于计算机实现等特点.通过求解某电子产品开发项目的任务规划问题,验证了该方法的可行性和有效性.     

基于设计结构矩阵的复杂产品开发项目规划模型

提出了基于设计结构矩阵的复杂产品开发项目规划模型,包括采用返工概率设计结构矩阵模型来描述产品开发子项目内部任务的串行迭代关系,以及计算由于迭代造成任务工期的增加量对子项目实施周期的影响;在子项目设计结构矩阵模型的基础上建立项目整体(包含多个子项目)的设计结构矩阵模型,并结合分区操作计算项目的总周期.通过仿真可以识别和量化子项目内部任务的串行迭代对项目周期的影响,预见项目周期,找出影响项目周期的关键子项目和关键任务.     

基于耦合强度和模糊设计结构矩阵的多学科解耦规划方法

为了提高设计效率,分析了多学科设计优化过程中的学科耦合信息,利用灵敏度方程计算学科耦合强度,并根据学科耦合强度划分耦合等级,构建了基于耦合强度的模糊设计结构矩阵,用截断、规划和聚合三种方法对基于耦合强度的设计结构矩阵进行解耦规划,优化了各学科的执行顺序,减少了耦合迭代.采用该方法对数学算例进行解耦规划,结果表明了该方法的有效性.     

注塑产品并行开发工作流程规划方法研究

基于图论和设计结构矩阵,提出了一种注塑产品并行工作流规划方法.围绕并行活动的定耦与解耦问题,将整个流程规划分为活动识别和活动规划两大阶段.在活动识别阶段,通过邻接矩阵、可达矩阵和强连通矩阵,对耦合活动进行识别.在活动规划阶段,首先借助缩减矩阵、层次递阶关系矩阵,通过建立相邻层次活动间的偏序关系,对开发活动进行了总体规划.在此基础上,借助模糊设计结构矩阵,通过比较耦合活动间关联强度的大小,对开发活动进行了局部规划,实现了并行开发流程的优化与重组.整套方法的优点是能够灵活处理不同粒度任务间的相互关系,实现从设计结构矩阵到工作流程图的自动映射,提高了工作流程规划的效率.     

基于设计结构矩阵的模块化产品族设计方法研究

为解决产品族设计中的模块化和核心平台的确定问题，本文针对产品族的产品相似性和零部件的可性等特点，从功能和结构两个层次进行界面关联并构建量化的设计结构矩阵，然后进行信息处理和部件的敏感性分析。通过部件之间关联信息量及其比例的分析，规划了产品族开发顺序，从任务聚合的角度实现部件聚合。综合考虑两种层次的界面关联分析，在实现产品族模块化的基础上确定了核心平台。最后，以咖啡机为例说明了上述方法。     

面向协同设计的任务规划与解耦策略

为了合理规划协同设计任务,缩短产品开发周期,首先提出了符号设计结构矩阵的概念,并根据设计结构矩阵元素的类型,对设计结构矩阵进行了分类,在有向图建模方法的基础上,扩展了有向图的建模方法。其次,提出了将后序任务对前序任务的强依赖关系用一个弱依赖关系和一个反馈特征来代替的弱化策略,并结合扩展有向图的建模方法和符号设计结构矩阵,给出耦合任务集自动解耦算法。最后以冲压模具协同开发为例进行了验证。实践表明,该方法能有效地减少耦合任务集设计迭代,具有实际的推广价值。     

面向齿轮传动系统协同设计的任务规划方法研究

在齿轮传动系统的协同设计中,存在任务间耦合关系复杂、返工现象严重、设计流程混乱的问题,针对这一问题,提出了一种基于模糊设计结构矩阵(FDSM)的全局-局部两级任务规划方法。首先,根据任务分解层次结构对设计任务进行了分解,依据设计任务间的输入输出关系构建了FDSM,通过对FDSM的行列变换完成了对耦合设计任务的识别与非耦合设计任务的规划,实现了全局规划;其次,引入了模糊耦合度量化设计任务间的耦合程度,计算了耦合集内各任务的输入输出量,完成了耦合任务集的解耦,实现了局部规划;最后,以齿轮传动系统协同设计为例,阐述了整个规划过程,并对所提出的方法进行了验证。研究结果表明:规划后FDSM的复杂程度降低了35.32%,减少了设计迭代次数;实现了并行设计任务集的自动识别,优化了设计任务执行次序,缩短了设计时间,可以为协同设计任务分配提供参考。     

基于关联矩阵与设计结构矩阵的计算模型求解顺序规划

结合关联矩阵与设计结构矩阵,提出计算模型的求解顺序规划算法。关联矩阵可以描述计算模型与设计参数之间的关系,设计结构矩阵用来表示计算模型之间的依赖关系。基于少数已知设计参数,通过关联矩阵进行输入输出传播,可确定部分计算模型与相关设计参数的关系,并识别出耦合模型集。对耦合模型集进行解耦,使耦合集内计算模型之间的反馈量最小,通过遗传算法确定耦合集内计算模型的最优求解顺序。将耦合集内的计算模型当作一个宏计算模型,与其他的计算模型形成整体设计结构矩阵;通过对整体设计结构矩阵的下三角化,可得到所有计算模型的求解顺序。通过一个飞机重量计算例子,验证了以上提出的算法。     

基于设计结构矩阵变更的设计过程动态规划

在分析传统设计结构矩阵的基础上,将设计结构矩阵扩展为动态设计结构矩阵和静态设计结构矩阵,动态设计结构矩阵连接了设计过程,静态设计结构矩阵用于设计过程的规划,通过映射来实现两者的连接.设计活动改变时,变更动态设计结构矩阵并映射到静态设计结构矩阵,对静态设计结构矩阵进行重构得到设计活动优化的执行序列并实现其动态规划.以某天文望远镜的关键部件设计过程为例,说明了该方法的可行性和实用性.     

无强制解耦的并行设计过程规划方法

为使并行设计过程规划结果更具有实际参考价值,提出了一种无强制解耦的并行设计过程规划方法。首先,通过研究信息流对任务执行的影响,提出了建立信息流矩阵对设计过程进行二次建模的思路;通过对信息流矩阵的分析重构,得出信息流的流动层次结构,从而利用任务与信息流的提供-接收关系反馈指导关键设计任务的执行。然后,从完成条件和完成意义的角度对设计任务进行了解剖分类,通过编码设计结构矩阵与信息流矩阵的同步映射实现了设计任务的适应性细分,并通过对各类子任务执行优先级的定义,完善了对并行设计过程的规划。最后,以汽车总布置设计规划为例对该套方法进行了验证,表明了该方法的有效性。     

基于动态设计结构矩阵的复杂产品配置过程规划技术

为降低复杂产品配置任务间的耦合程度,减少配置过程的迭代次数,优化产品配置设计过程,以动态设计结构矩阵(Design structure matrix,DSM)为工具研究了产品配置过程的规划技术。研究基于数据流图的产品配置过程任务建模,在此基础上通过映射得到配置过程DSM,并将其拓展为三视图结构,通过视图间的双重映射获得配置过程动态DSM,使客户需求和最新配置知识在产品配置过程中得以动态反映。用矩阵的分解和撕裂算法对配置过程进行规划,重组配置任务,优化任务执行次序,为协同配置设计任务分配提供基础。以大型电除尘装备为例子分析配置设计过程规划技术的具体实现。     

协同产品设计过程中任务量的迭代收敛特征分析

为帮助设计者合理规划与调整设计任务,基于耦合任务间的实时沟通这一实际情况,引入任务量完工比例参数,以表征产品设计中的协同特征,并以迭代过程中的任务调整量来度量耦合任务之间的联系与作用强度,将设计结构矩阵转化为任务转移矩阵,建立任务总量模型,揭示了因耦合引起的设计过程反复和任务总量迭代收敛的规律。根据特征向量矩阵,确定影响任务总量迭代收敛的主要因素。通过实例,证明该任务总量模型和迭代收敛规律是合理可行的。     

基于设计结构矩阵的多领域协同设计

将矩阵方法应用到复杂产品的多领域协同设计中,在分析多领域协同设计耦合关系的基础上,用设计结构矩阵来描述多领域协同设计的工作流程,并通过设计结构矩阵的初始化和重构方法来解决多领域协同设计中的耦合问题,以缩短产品设计周期,降低开发成本。     

基于DSM的复杂产品多性能协同设计方法

首先分析了复杂产品多性能之间耦合因素的产生机制,将性能之间的关系分成耦合、独立和顺序型三种关系;然后采用DSM矩阵对多性能间的关系进行形式化描述,通过DSM矩阵优化重构以规划解耦流程;最后以多性能整体满意度为最优目标,并通过优化算法对产品多性能进行协同设计。     

基于相对相位直方图的数字表面模型数据与遥感图像配准

针对数字表面模型（DSM）数据与可见光遥感图像信息融合的实际需求,提出了一种基于一致点漂移算法（CPD）与相对相位直方图（RPH）的两级配准策略来实现上述数据与图像的自动配准。首先,利用Canny算子提取图像边缘,将边缘点作为CPD算法的输入,实现两幅图像的粗匹配,从而得到初始对应点集并估算尺度因子;然后,定义了一种鲁棒且具有旋转、平移不变性的区域变化信息描述子-RPH,其在粗匹配结果的保障下还可以实现尺度不变性;最后,根据尺度因子在两幅图像中分别定义圆环模板,并利用RPH测度完成DSM图像与可见光遥感图像精配准。实验结果显示,使用RPH测度进行精配准后,基于CPD算法的粗匹配结果得到了有效校正,在数据自身存在透视失真情况下,算法配准误差约为2 pixel,能够满足DSM数据与遥感图像信息融合的需求。     

动态环境下基于混合迭代的耦合集求解方法

针对产品开发过程中存在的耦合迭代情况,建立了动态环境下基于混合迭代的耦合集求解模型。该模型考虑了任务执行工期的不确定性、任务输出分支的不确定性和资源分配的不确定性对项目完成时间和开发成本的影响,通过引入一个资源分配矩阵K,采用任务返工概率矩阵和任务返工量矩阵确定任务的执行状态和返工工作量。最后,通过实例仿真计算项目的时间和成本的分布。计算结果表明,资源不确定性对耦合集执行时间和开发成本有很大的影响,对资源进行重新分配有利于减少任务执行时间,降低开发成本。     

基于区间数设计结构矩阵的任务分解与重组

现代产品的开发往往在多个单位协作进行,而在一种新产品开发之前,很难准确掌握各功能部件设计间信息交流情况。针对这种情况,给出一种粒度可调的任务分解和重组方法。它先将产品按结构(或功能)进行详细分解,建立了其结构(或功能)树,得到对应小粒度的设计任务集;接着,用区间数描述各设计任务间信息交流程度,从而构建区间数设计结构矩阵;然后,根据所需粒度,选择合适的可能度水平λ,得到相应的截矩阵;最后,根据一定的准则将各设计任务进行聚类,即信息交流程度高的设计任务重组为一个任务。重组后的各设计任务类就是最终的设计任务分解集。文章给出了该方法的步骤,并通过示例说明其具体实现。示例分析表明该方法具有较好的参考价值。     

基于遗传算法的产品结构聚类重组

通过遗传算法实现了产品结构的智能聚类重组,把绝大部分元素之间的联系都包含在了各聚类内部以及bus类中,大大降低了产品结构各聚类之间的耦合强度。在算法的建模过程中,给出了产品结构DSM模型二维编码方法,并在此基础上给出了基于联系权重的适应度函数和选择概率的求解算法。最后通过对一个简单实例产品结构DSM模型的智能化聚类重组,验证了算法的可行性。     

基于多阶段工作转移矩阵的串行耦合设计任务分配策略

针对串行耦合设计任务的团队分配因涉及任务的返工而导致分配策略相当复杂这一问题,引入多阶段工作转移矩阵,将任务间的耦合关系以返工量的形式量化,并根据团队分配衍生矩阵建立串行耦合设计任务分配的数学模型,简化了串行耦合设计任务的分配过程。利用遗传算法求解该模型,获得了不同设计需求下产品开发任务的最佳任务分配方案。以某电动汽车开发项目为例,验证了该模型的可行性和有效性。