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。     

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。     

活动重叠的复杂产品开发过程仿真分析

为了更有效地对复杂产品开发过程的时间-成本-质量进行预测分析,提出了活动重叠的复杂产品开发过程仿真方法。将活动重叠分为顺序重叠和反馈重叠,提出了将信息输入矩阵和信息输出矩阵用于量化评价重叠情况;采用任务返工概率矩阵、返工影响矩阵、学习效应曲线及质量改进矩阵来描述设计过程的迭代特性;基于活动重叠和迭代提出了时间、成本、质量的计算方法,并改进了产品开发过程仿真算法。最后,通过一个实例证明了该模型的有效性和实用性。     

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。     

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。     

产品开发中任务工期不确定条件下耦合集求解模型分析

针对产品开发中任务工期的不确定性,运用三点估计法估算任务工期的正态分布曲线和置信区间,并结合二阶段迭代模型,建立工期不确定条件下具有资源最优配置特性的耦合集求解模型,通过求解该模型得出在最佳的任务分配和资源分配情况下任务完成时间的分布情况。该方法通过某门座起重机变幅系统的开发实例应用分析进行了有效验证,能为实际产品开发提供一定的指导依据。     

基于关联关系图的复杂产品设计迭代控制方法及应用

针对飞机产品设计过程中存在的多参数高度耦合问题,建立了产品设计关系网络图模型,给出了参数关联值的定义,提出了设计迭代控制方法,借助参数关联密度和关联深度,得出了最优设计路径的评价指标。并将该方法用于某飞机机翼的迭代设计过程中,获得了提高中央桁强度的最优设计迭代路径,极大地提高了设计效率。     

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。     

智能振动压实系统的整体动力学耦合分析

针对振动模式可调的新型智能化压路机的机构特点和工作特性,建立整体耦合动力学模型,给出压实过程中压实机构与物料连耦、打滑和跳振情况下的数学模型.以YZC12型智能化压路机为例,分析了系统在不同振动模式下,垂直方向和水平方向相互耦合的激振动力响应特性,与水平振荡单一模式振动模型进行了比较分析,并通过高速路沥青的现场施工压实试验予以验证.结果表明,综合考虑系统耦合振动特性的整体耦合动力学模型比现有的单一模式振动模型更适合于智能机构压实系统.     

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。     

Multi-segment and multi-ply overlapping process of multi coupled activities based on valid information evolution

Complex product development will inevitably face the design planning of the multi-coupled activities,and overlapping these activities could potentially reduce product development time,but there is a risk of the additional cost.Although the downstream task information dependence to the upstream task is already considered in the current researches,but the design process overall iteration caused by the information interdependence between activities is hardly discussed;especially the impact on the design process’ overall iteration from the valid information accumulation process.Secondly,most studies only focus on the single overlapping process of two activities,rarely take multi-segment and multi-ply overlapping process of multi coupled activities into account;especially the inherent link between product development time and cost which originates from the overlapping process of multi coupled activities.For the purpose of solving the above problems,as to the insufficiency of the accumulated valid information in overlapping process,the function of the valid information evolution(VIE) degree is constructed.Stochastic process theory is used to describe the design information exchange and the valid information accumulation in the overlapping segment,and then the planning models of the single overlapping segment are built.On these bases,by analyzing overlapping processes and overlapping features of multi-coupling activities,multi-segment and multi-ply overlapping planning models are built;by sorting overlapping processes and analyzing the construction of these planning models,two conclusions are obtained:(1) As to multi-segment and multi-ply overlapping of multi coupled activities,the total decrement of the task set development time is the sum of the time decrement caused by basic overlapping segments,and minus the sum of the time increment caused by multiple overlapping segments;(2) the total increment of development cost is the sum of the cost increment caused by all overlapping process.And then,based on overlapping degree analysis of these planning models,by the VIE degree function,the four lemmas theory proofs are represented,and two propositions are finally proved:(1) The multi-ply overlapping of the multi coupled activities will weaken the basic overlapping effect on the development cycle time reduction(2) Overlapping the multi coupled activities will decrease product development cycle,but increase product development cost.And there is trade-off between development time and cost.And so,two methods are given to slacken and eliminate multi-ply overlapping effects.At last,an example about a vehicle upper subsystem design illustrates the application of the proposed models;compared with a sequential execution pattern,the decreasing of development cycle(22%) and the increasing of development cost(3%) show the validity of the method in the example.The proposed research not only lays a theoretical foundation for correctly planning complex product development process,but also provides specific and effective operation methods for overlapping multi coupled activities.     

产品开发的多输入多输出活动重叠模型研究

针对产品开发过程中串行活动间可能存在的重叠情况,根据上游活动的信息进展度与下游活动的信息敏感度,提出返工迭代重叠模型,结合设计结构矩阵将其应用到普遍的多输人多输出产品开发过程中.对模型中的信息进展度和敏感度等重要参数进行讨论,揭示了它们对重叠效果的影响,说明了采用重叠方式可能存在的风险性.最后,给出该活动重叠方法的实施步骤并应用于某产品开发中,较好地验证了本文方法的可行性与有效性.     

并行产品开发随机网络计划与仿真方法

将随机网络技术应用于并行产品开发过程建模。阐述了并行产品开发过程中的信息预发布模型与并行度定义，提出支持并行产品开发的随机网络计划方法，进一步给出对随机网络计划进行仿真计算的方法。在定义产品开发并行活动间的并行度、时间重叠度和信息耦合度等特征值的基础上，对并行产品开发整个过程的并行度进行量化计算，并以产品开发实例应用说明了该方法的有效性。     

基于高斯过程元模型的产品设计时间估计方法

为更精确地预测产品设计时间,将高斯过程元模型建模方法应用于产品设计时间估计中,介绍了高斯过程元模型的建模原理。考虑产品设计时间影响因素中存在语言型变量的问题,利用Hausdorff距离辅助构造高斯过程建模中的相关矩阵,通过算例分析证明高斯过程元模型优于已有的两种模糊神经网络模型。     

产品开发活动的并行规划

针对并行工程产品开发过程中的活动规划问题,提出了一种启发式的规划方法,综合考虑了时序、信息、资源、活动执行时间、各活动的并行关系等关键因素,使算法能够保证资源的有效利用和信息的平滑流动,算例是某产品开发过程优化的一部分,结果表明了该算法的可行性。     

基于装配任务集的装配过程建模研究

反映产品装配的装配过程模型是装配仿真和装配评价的基础,基于单向顺序装配任务链的装配过程模型不能描述装配任务的层次结构和并行特性。简要分析了装配过程建模研究的现状,提出了产品层次信息模型及其实现方法,给出了装配任务的详细描述。基于装配任务的层次关系,提出了基于层次结构的装配任务集链来描述装配过程的方法。采用嵌套表技术,实现了基于层次结构的装配任务集链的存储与访问。采用层次结构的装配任务集链,给出了一个基于装配任务集的装配过程模型应用示例。     

顺序迭代开发过程建模与仿真

为有效地管理和改进产品开发过程,提出了一种基于奖赏马尔科夫链的顺序迭代过程定量模型.该模型与已有的顺序迭代过程模型不同的是,模型中的返工影响因子不仅作用于直接返工任务的持续时间,而且作用于该返工任务的后续任务,即作用于返工任务的整个剩余时间.一个任务在每个阶段的返工量随着迭代次数的增加而逐渐减少.考虑了不同任务引起的同一任务返工量的不同.为估计开发过程的期望时间,建立了过程时间估计的分析模型和仿真模型,给出了仿真计算算法.以软件测试过程为例,给出了过程时间估计的分析和仿真实验结果,并与其他已有模型进行了对比分析.最后,讨论了模型估计结果产生偏差的可能原因.