分布式產(chǎn)品開發(fā)策劃活動研討范文
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設(shè)計(jì)活動模型
為對設(shè)計(jì)活動流程進(jìn)行有效規(guī)劃，首先要建立一個(gè)合理的設(shè)計(jì)活動模型。在大批量生產(chǎn)模式下，建立一個(gè)便于計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)過程智能化的集成模型將大幅度的縮減產(chǎn)品響應(yīng)市場的時(shí)間和提高產(chǎn)品開發(fā)過程管理效率。由于坐標(biāo)表示具有靈活多變、易于計(jì)算機(jī)化等特點(diǎn)，本文引入坐標(biāo)表示法作為建模工具，建立了設(shè)計(jì)活動坐標(biāo)表示模型。
1設(shè)計(jì)活動元模型
元模型是從最抽象的底層建立起來的基礎(chǔ)模型，是過程建模的基本單元。通過對元模型的有序組合，便可建立設(shè)計(jì)過程模型。建立設(shè)計(jì)活動元模型保證了設(shè)計(jì)過程在元模型層上保持一致，為過程集成奠定基礎(chǔ)。通過分析設(shè)計(jì)活動，提取出設(shè)計(jì)活動構(gòu)成要素:設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)對象、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)進(jìn)程。任何一個(gè)設(shè)計(jì)活動都具有這四個(gè)基本構(gòu)成要素，而只要具備這四個(gè)構(gòu)成要素即構(gòu)成了一個(gè)設(shè)計(jì)活動。于是，可建立關(guān)于這四個(gè)構(gòu)成要素的設(shè)計(jì)活動元模型，如圖1。
2設(shè)計(jì)活動的坐標(biāo)表示
在設(shè)計(jì)活動四構(gòu)成要素中，設(shè)計(jì)目標(biāo)是整個(gè)設(shè)計(jì)活動的驅(qū)動力，是主動改變量，而設(shè)計(jì)對象、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)進(jìn)程則受設(shè)計(jì)目標(biāo)的驅(qū)動，是被動要素，是會隨著不同的設(shè)計(jì)目標(biāo)有所改變的，屬動態(tài)變量。為使思路更清晰易懂和表述方便，引入設(shè)計(jì)行為來表達(dá)設(shè)計(jì)活動的動態(tài)變化集合。于是，設(shè)計(jì)活動可以表述成由設(shè)計(jì)目標(biāo)和設(shè)計(jì)行為構(gòu)成，設(shè)計(jì)行為由設(shè)計(jì)對象、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)進(jìn)程構(gòu)成。(1)設(shè)計(jì)活動的坐標(biāo)表示模型以設(shè)計(jì)目標(biāo)為橫軸，設(shè)計(jì)行為為縱軸建立設(shè)計(jì)活動坐標(biāo)系，如圖2a;以設(shè)計(jì)對象為橫軸，設(shè)計(jì)進(jìn)程為縱軸，設(shè)計(jì)方法為豎軸建立設(shè)計(jì)行為坐標(biāo)系，如圖2b。其中DG、DB、DO、DM、DP分別表示設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)行為、設(shè)計(jì)對象、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)進(jìn)程。需指出的是，在實(shí)際過程中，由于設(shè)計(jì)目標(biāo)是驅(qū)動力，影響著其他三個(gè)構(gòu)成要素，所以往往將它附著在設(shè)計(jì)對象上，用以控制設(shè)計(jì)對象的最終形態(tài)，而在設(shè)計(jì)活動坐標(biāo)系中不體現(xiàn)出來。(2)設(shè)計(jì)進(jìn)程編碼規(guī)則設(shè)計(jì)活動間關(guān)系復(fù)雜多樣，不利于低成本管理，為減少不必要浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)活動統(tǒng)一管理，本文對設(shè)計(jì)活動坐標(biāo)表示規(guī)則進(jìn)行統(tǒng)一編碼。由于設(shè)計(jì)活動的推進(jìn)最終體現(xiàn)在設(shè)計(jì)進(jìn)程上，于是引入二維坐標(biāo)形式(i，j)來表達(dá)設(shè)計(jì)進(jìn)程，并對其進(jìn)行編碼，對編碼規(guī)則做如下規(guī)定:①規(guī)定初始設(shè)計(jì)進(jìn)程為(1，1);②規(guī)定若某設(shè)計(jì)活動與進(jìn)程為(i，j)的設(shè)計(jì)活動是串聯(lián)關(guān)系，則在i上加1;若為并聯(lián)關(guān)系，則在j上加1。這樣，即可實(shí)現(xiàn)對設(shè)計(jì)進(jìn)程進(jìn)行統(tǒng)一編碼，從而實(shí)現(xiàn)對設(shè)計(jì)活動的統(tǒng)一的坐標(biāo)表示。
3設(shè)計(jì)活動的關(guān)聯(lián)模型
在開發(fā)過程中，設(shè)計(jì)活動間普遍存在著信息關(guān)聯(lián)，一個(gè)設(shè)計(jì)活動的執(zhí)行需先輸入另一設(shè)計(jì)活動的相關(guān)信息，則在執(zhí)行設(shè)計(jì)活動時(shí)需按串行方式進(jìn)行;有些則相互獨(dú)立，可并行實(shí)施。根據(jù)設(shè)計(jì)活動間這種信息關(guān)系，對設(shè)計(jì)活動進(jìn)行分類并建立設(shè)計(jì)活動的關(guān)聯(lián)模型，將設(shè)計(jì)活動分為串聯(lián)型、并聯(lián)型和混合型。(1)串聯(lián)型當(dāng)一個(gè)設(shè)計(jì)活動的發(fā)生是以另一個(gè)設(shè)計(jì)活動的完成為前提，在連續(xù)設(shè)計(jì)活動中沒有分支，只存在單向信息依賴關(guān)系的設(shè)計(jì)活動模型為串聯(lián)型。如圖3a所示。(2)并聯(lián)型任意兩設(shè)計(jì)活動分支相互獨(dú)立，不存在直接信息交互，無信息依賴關(guān)系。一個(gè)設(shè)計(jì)活動的變動不會影響另一個(gè)設(shè)計(jì)活動的設(shè)計(jì)進(jìn)程。這種活動模型即為并聯(lián)型。如圖3b所示。(3)混合型設(shè)計(jì)活動間既有相互獨(dú)立部分又存在信息的單向依賴的設(shè)計(jì)活動模型為混合型。如圖3c所示。根據(jù)上述設(shè)計(jì)進(jìn)程編碼規(guī)則，對圖3中三種活動模型下，設(shè)計(jì)活動的設(shè)計(jì)進(jìn)程編碼如圖所示。又根據(jù)坐標(biāo)表示方法對圖3中設(shè)計(jì)活動進(jìn)行坐標(biāo)表示，(a)為串聯(lián)模型，其設(shè)計(jì)活動的坐標(biāo)表示依次為:(O1，My，(1，1))、(O2，My，(2，1))和(O3，My，(3，1))。(b)為并聯(lián)模型，其設(shè)計(jì)活動的坐標(biāo)表示依次為:(O1，My，(1，1))、(O2，My，(1，2))和(O3，My，(1，3))。其中O表示設(shè)計(jì)對象，不同設(shè)計(jì)活動一般不同;M表示設(shè)計(jì)方法，不同設(shè)計(jì)活動可以相同也可不同，根據(jù)實(shí)際情況而定。現(xiàn)有的常用設(shè)計(jì)方法有:傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、并行設(shè)計(jì)方法、人機(jī)交互、案例推理、專家系統(tǒng)、CAD、一般實(shí)驗(yàn)法等。
設(shè)計(jì)活動流程規(guī)劃
設(shè)計(jì)活動流程規(guī)劃是指根據(jù)設(shè)計(jì)活動的特點(diǎn)、設(shè)計(jì)活動間的信息依賴關(guān)系對設(shè)計(jì)活動的執(zhí)行進(jìn)行理性地組織、排序，消除掉各活動間的不必要的交叉和重復(fù)，以形成一個(gè)完整順暢而簡潔的設(shè)計(jì)活動行順序系統(tǒng)。其目的在于盡量減少開發(fā)過程中設(shè)計(jì)活動的交叉和反復(fù)，減少不必要的時(shí)間浪費(fèi)和資金浪費(fèi)，從而縮短研發(fā)周期、降低研發(fā)成本。1.2中指出設(shè)計(jì)活動間存在信息關(guān)聯(lián)，設(shè)計(jì)活動在執(zhí)行時(shí)存在先后順序問題，但并未給出相關(guān)確定設(shè)計(jì)活動執(zhí)行順序的方法。通過分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程，我們發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)活動之間的信息依賴關(guān)系往往決定了設(shè)計(jì)活動的執(zhí)行順序，為此，本文提出了基于信息依賴度的設(shè)計(jì)活動流程規(guī)劃算法。
1信息依賴度
在實(shí)際的產(chǎn)品開發(fā)過程中，各設(shè)計(jì)活動間存在一定的信息交流，一個(gè)設(shè)計(jì)活動的信息輸出依賴于另一個(gè)設(shè)計(jì)活動的信息輸入，設(shè)計(jì)活動間的這種關(guān)系稱為信息依賴關(guān)系。
2設(shè)計(jì)活動間信息依賴度的度量模型
設(shè)計(jì)活動間的信息依賴關(guān)系有大有小，其對設(shè)計(jì)過程的影響也各不相同，在此我們用信息依賴度加以度量。按照一般語義的描述方法，設(shè)計(jì)活動間信息依賴度可用“強(qiáng)”、“弱”來描述，這種“強(qiáng)”、“弱”概念本身是一種抽象模糊概念，無法用確切的數(shù)字來定量描述，給問題的研究帶來很大的不便。為此，本文提出基于模糊數(shù)學(xué)方法的信息依賴度量化表示方法，并提出以下兩個(gè)規(guī)則加以量化:規(guī)則1:將任意兩設(shè)計(jì)活動Ti和Tj對上層信息的依賴度進(jìn)行比較，采用模糊數(shù)1、3、5、7、9對比較結(jié)果進(jìn)行模糊評判，1表示Ti和Tj對上層數(shù)據(jù)的依賴度一樣，3、5、7、9分別表示Ti比Tj對上層數(shù)據(jù)的依賴度稍強(qiáng)、強(qiáng)、明顯強(qiáng)和極強(qiáng)。2、4、6、8則表示上述相鄰判斷的中間值。規(guī)定2:在流程規(guī)劃過程中，規(guī)定設(shè)計(jì)活動對上層數(shù)據(jù)引用越早則對上層數(shù)據(jù)依賴越強(qiáng);對上層數(shù)據(jù)引用越多則對上層數(shù)據(jù)依賴也越強(qiáng)。根據(jù)以上信息依賴度量化規(guī)則，對于共涉及n個(gè)設(shè)計(jì)活動的某產(chǎn)品開發(fā)，根據(jù)設(shè)計(jì)活動對上層數(shù)據(jù)依賴度的強(qiáng)弱，便可建立如表4所示的設(shè)計(jì)活動信息依賴度度量模型。圖中aij為設(shè)計(jì)活動Ti與Tj對上層數(shù)據(jù)信息依賴情況的比較結(jié)果。
3設(shè)計(jì)活動信息依賴度的量化算法
AHP(層次分析法)總能按某種原則將與決策有關(guān)因素分解形成目標(biāo)、原則和方案等層次，通過對因素的兩兩比較和一致性檢驗(yàn)，從而確定各決策因素的重要性權(quán)值得出結(jié)論。該方法思路清晰，易于將過程模型化，不需要很多的定量數(shù)據(jù)即可進(jìn)行定量分析;將因素進(jìn)行兩兩比較在一定程度上降低了分析過程的主觀因素，使結(jié)果更客觀。為此，本文利用AHP算法來探討設(shè)計(jì)活動信息依賴度的量化算法，從而實(shí)現(xiàn)基于信息依賴度的設(shè)計(jì)活動流程規(guī)劃。實(shí)施AHP算法，過程如下:(1)根據(jù)各設(shè)計(jì)活動對上層(初始)數(shù)據(jù)是否存在直接依賴對設(shè)計(jì)活動進(jìn)行分層。對上層數(shù)據(jù)存在直接依賴安排在離“上層”最近的下一層，建立設(shè)計(jì)活動的遞階結(jié)構(gòu)，如圖4。(2)建立各階層如表2所示的判斷矩陣。(3)計(jì)算設(shè)計(jì)活動相對權(quán)重wi。求相對權(quán)重的計(jì)算方法很多，有求和法、方根法、特征根方法等。常用的有求和法和特征方根法，本文采用求和法來計(jì)算相對重要度。首先將每一列元素歸一化處理，然后將歸一化處理的結(jié)果相加得到的結(jié)果除以n，便得到相對重要度。
4基于信息依賴度的設(shè)計(jì)活動流程規(guī)劃
根據(jù)上述排序結(jié)果，確定設(shè)計(jì)活動流程規(guī)劃案。總依賴度大的，表明對上層信息依賴度強(qiáng)，要優(yōu)先考慮排在前面;結(jié)果小的，表明對上層數(shù)據(jù)依賴弱，排在后面。如此得到設(shè)計(jì)活動執(zhí)行流程規(guī)劃方案。
實(shí)例
下面以單級減速器為例說明基于信息依賴度的設(shè)計(jì)流程規(guī)劃算法以及設(shè)計(jì)活動的坐標(biāo)表示方法在設(shè)計(jì)活動流程規(guī)劃中的應(yīng)用。減速器在設(shè)計(jì)過程中，原始數(shù)據(jù)很少，對全機(jī)設(shè)計(jì)的相關(guān)參數(shù)全靠參數(shù)傳遞來獲取。前面某些數(shù)據(jù)的變動會影響后面數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。因此，建立參數(shù)傳遞依賴關(guān)系決定著最終的設(shè)計(jì)質(zhì)量，對高質(zhì)量的產(chǎn)品設(shè)計(jì)有極大的意義。根據(jù)其設(shè)計(jì)計(jì)算過程，可得到減速器零部件設(shè)計(jì)參數(shù)依賴關(guān)系，如表4。首先，基于減速器裝配關(guān)系建立減速器零部件裝配關(guān)聯(lián)圖，如圖6。根據(jù)設(shè)計(jì)活動關(guān)聯(lián)模型的相關(guān)理論可知，軸承1與軸1、端蓋1之間是串聯(lián)關(guān)系;鍵1與端蓋1間為并聯(lián)關(guān)系;小齒輪和軸1間為并聯(lián)關(guān)系;大齒輪與小齒輪、箱體間為串聯(lián)關(guān)系，與軸2為并聯(lián)關(guān)系;軸承2與軸2為串聯(lián)關(guān)系，與端蓋2為并聯(lián)關(guān)系;鍵2與端蓋2間為并聯(lián)關(guān)系。又根據(jù)串并聯(lián)模型下設(shè)計(jì)進(jìn)程編碼規(guī)則，對圖6中設(shè)計(jì)活動的設(shè)計(jì)進(jìn)程編碼，結(jié)果如圖6所示。假設(shè)在設(shè)計(jì)過程用到了案例推理、CAD、人機(jī)交互等方法，則對設(shè)計(jì)活動進(jìn)行編碼，結(jié)果如下:(軸1，CAD，(1，1))、(軸承1，人機(jī)交互，(2，1))、(鍵1，人機(jī)交互，(3，2))、(小齒輪，CAD，(1，2))、(軸2，CAD，(2，3))、(軸承2，人機(jī)交互，(3，3))、(鍵2，人機(jī)交互，(4，4))、(大齒輪，CAD，(2，2))、(箱體，案例推理，(2，4))、(端蓋1，CAD，(3，1))、(端蓋2，CAD，(4，3))。(3)設(shè)計(jì)活動流程規(guī)劃方案根據(jù)上述排序結(jié)果，則可確定出減速器設(shè)計(jì)活動流程規(guī)劃方案為:軸1、小齒輪、軸2、大齒輪、軸承1、軸承2、鍵1、鍵2、箱體、端蓋1、端蓋2。用坐標(biāo)系表示如圖7，其中(a)為圖5中第三層設(shè)計(jì)活動的執(zhí)行次序即軸1、小齒輪、軸2、大齒輪的規(guī)劃結(jié)果，(b)為圖6中所有設(shè)計(jì)活動的排序結(jié)果。每一個(gè)設(shè)計(jì)活動對應(yīng)一個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)和一個(gè)設(shè)計(jì)行為，設(shè)計(jì)活動按折線向上遞增的次序進(jìn)行執(zhí)行
結(jié)論
為實(shí)現(xiàn)分布式產(chǎn)品開發(fā)過程智能化，本文首先分析設(shè)計(jì)活動的構(gòu)成要素，建立設(shè)計(jì)活動關(guān)于其構(gòu)成要素的元模型，提出了設(shè)計(jì)活動的坐標(biāo)表示法，以便于進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程，實(shí)現(xiàn)過程管理智能化。接著又引入信息依賴度概念，采用模糊數(shù)法對信息依賴度進(jìn)行量化，建立信息依賴度度量模型，提出基于信息依賴度的關(guān)于AHP法的設(shè)計(jì)活動流程規(guī)劃算法。最后以典型分布式產(chǎn)品單級減速器為例對算法進(jìn)行驗(yàn)證。該方法探討產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)活動流程規(guī)劃，思路清晰，簡單可行，為分布式產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)活動流程規(guī)劃結(jié)果提供了良好的參考作用。但在研究過程中仍存在一些問題。比如，在不同模型下設(shè)計(jì)活動坐標(biāo)表示時(shí)，未給出混合模型下的坐標(biāo)表示的相關(guān)規(guī)則;又如，在探討多設(shè)計(jì)活動流程規(guī)劃時(shí)，采用AHP法會比較繁瑣等問題需要進(jìn)一步探索研究。
作者：尹曉玲楊波李海濤王興祖姚孔單位：濟(jì)南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院
