复杂产品开发过程规划理论与方法研究

合肥工业大学博士学位论文复杂产品开发过程规划理论与方法研究姓名：武照云申请学位级别：博士专业：机械设计及理论指导教师：赵韩20090401复杂产品开发过程规划理论与方法研究作者：武照云学位授予单位：合肥工业大学相似文献(10条)1.学位论文曹守启复杂产品开发过程规划及其支撑技术研究2005制造业全球化、市场竞争激烈化，促进了企业间竞争与合作新格局的形成。现代信息技术与管理技术的结合以及在制造业研究领域中的广泛应用，使企业之间跨地区、跨行业的协作成为可能，为分布式制造环境下企业知识、资源、信息和过程的高度共享和重用提供了有力的支持，在提高企业综合竞争力并促进制造业发展的同时也规范了企业间既竞争又合作的自身行为。复杂产品作为一个系统产业在国民经济中占有了极其重要的地位，复杂产品在其设计和制造过程中表现出来的创新性强、风险高、资本投入大、开发周期长、过程复杂等特点，以及人们对其成功研制所寄予的厚望和期待，要求产品开发在全球范围内寻求合作资源。通过建立新型的协作关系，使产品数据的最终形成不再是一个企业内部活动的结果或者孤立的过程，而是多个企业协作的结果；并在获取产品数据的过程中对过程管理提出了更高的要求，促使开发人员从对传统设计过程中如何获取产品数据的关注，发展到对产品开发全过程意义上规划和优化的关注：通过广泛共享企业信息，充分发挥资源协作优势，以期获得质量最优、效益最好的产品数据。本文以科技部重大攻关项目“100nm分辨率ArF准分子激光步进扫描投影光刻机”的研制和上海市浦东新区科委“微电子装备业信息化应用集成平台项目”建设为应用和研究背景，研究在复杂产品开发过程管理中所面临的问题，提出从宏观和微观两个阶段研究并规划产品开发过程；在深入研究过程规划实现原理、支撑技术与决策机制；在此基础上，构建支持复杂产品开发与过程规划技术及功能的网络化集成开发平台环境。论文主要工作包括：首先，研究复杂产品开发过程规划基本原理，建立过程规划系统体系结构。通过对影响产品开发过程的产品、过程和资源三个关键要素在时间和空间上的相互作用及影响的分析和描述，定义复杂产品开发过程并建立了面向过程规划的复杂产品开发过程模型；把复杂产品开发过程规划表达为以任务过程建模为核心的宏观过程规划和以活动过程建模与优化为核心的微观过程设计两个阶段。宏观和微观两个过程相互作用，支持自顶向下的任务分解过程和自底向上的活动组织过程。基于宏观和微观两个过程的分析，研究自组织/被组织方法论对过程规划的理论支持，以及过程规划实现的相关支撑技术、原理和方法，综合并全面分析了过程设计和规划中最优决策问题的类型、特征和决策机制。突破传统产品开发模式中项目管理技术研究的范畴，研究产品开发宏观过程规划原理和方法。基于粗粒度的任务分解原理和过程语义网络双向约束的过程设计原则，提出协同环境下任务分解方法并设计任务过程；基于任务分解基础，论述面向过程的资源配置原理及其数学描述；基于博弈理论、超越追求盟主企业单方受益的传统模式，提出多目标相对稳定情况下包括合作伙伴在内的多客户群博弈方法，寻求资源环境建设中双方或多方共赢的均衡解。以此为基础，建立复杂产品开发组织机构。宏观过程规划从资源、技术特别是在过程有序方面为产品开发建立了基础并做了必要的准备。在前导型宏观过程规划的基础上，建立基于活动过程的微观过程规划技术，提出通过“分层定位约束模型法”分析产品开发过程中的约束类型及其规划方法，赋予约束层次性、阶段性并与过程描述相结合；通过任务目标下活动及其过程的分割与聚合，研究最优活动路线组织方法，给出了面向任务目标与活动过程、基于Agent技术的资源优化调度方法。研究并设计支持复杂产品开发的网络化平台NCPDP，分析平台构成的四层组成架构、主要支撑工具及其实现的功能；详细阐述了NCPDP中基于过程链的过程控制机制；预期过程规划下产品数据的形成轨迹，给出可接受过程规划质量的评判依据。运用面向对象技术与Web技术相结合的方法进行平台软件实现，高度集成可视化任务流程建模、项目过程管理、活动建模、工作流管理、过程监测等软件系统或工具，为协同参与产品开发的组织和个人提供高效的协同开发环境。最后，以高精度光刻机产品研发为应用背景，通过实例对文中所述过程规划技术、理论和方法进行验证，表明了NCPDP在支持复杂产品开发过程中的有效作用。2.期刊论文鲁建厦.陈呈频.兰秀菊.陈勇.谢列卫集成产品开发规划的任务调度-中国工程科学2004,6(5)在阐述集成产品开发(IPD)任务特点的基础上,研究了集成产品开发任务的耦合性和层次性,建立了分层分布式规划的策略,并引入代价矩阵概念,给出了任务调度模型和相应的匈牙利算法,并用实例演示了计算过程.3.学位论文侯俊杰集成环境下产品开发方法及过程管理研究2003集成产品开发以并行工程哲理为指导原则,以CAx/PDM、计算机技术、网络技术等作为基本支撑手段,以减少产品开发周期、提高产品开发质量为目标,并行地、集成地进行产品开发.该方法与传统的产品开发方法不同之处在于产品开发的并行化、集成化、智能化和网络化.该文的主要目标在于利用并行工程的指导思想,研究面向直升机设计的集成产品开发方法以及在集成产品开发环境下产品开发的过程建模、规划和管理等.1集成产品开发的方法论与体系结构研究;分析了集成环境下实现集成产品开发的必要性,指出以CAx/DFx集成为基础、集串行与并行过程于一体的集成产品开发已经成为目前复杂产品开发的主要方式,分析了并行集成产品开发的基本原理,即集成产品开发是一个阶段化、螺旋上升、信息逐步完善的过程.通过对集成产品开发方法论的研究,结合直升机结构特点,提出面向直升机设计、需求驱动的集成产品开发模型,从问题域和方案域的角度,探讨了需求模型、过程模型、组织模型以及产品模型之间的关系,研究了该模型用于直升机设计的实施方法.以此为基础,建立了面向直升机设计、以过程为中心的集成产品开发体系和基于EnoviaVPM/PM的集成产品开发环境.2集成产品开发过程建模的研究;分析了现有产品开发的过程建模方法,指出产品开发过程建模的关键问题在于实现过程、功能和信息的集成.3集成产品开发过程规划与管理研究;研究了集成产品开发过程的规划模型和方法,并从产品开发活动信息相关性和活动执行策略上,提出了集成设计过程模型、设计结构矩阵分析模型以及项目管理工具来实现产品开发过程规划和管理的实施方法,并研究了基于设计结构矩阵模型和任务网络图进行过程规划的实施策略和算法,4数字化产品开发集成环境的实验研究;分析了集成产品开发框架PDM系统的体系结构和功能实现方法,研究了基于EnoviaVPM/PM平台、以过程为中心的集成产品开发用于直升机结构设计的实现方法,分析了产品开发过程中的组织协作和通信方式,并从数据的安全控制方式和基于产品结构扩展的配置方式上分析了产品的信息与数据管理,从而实现了基于EnoviaVPM/PM进行直升机设计的信息和过程管理.研究了在集成产品开发中基于STEP的数据交换方式与系统间实现数据信息交换与共享的方法.4.期刊论文倪炎榕.范菲雅.郑宇.严隽琪.马登哲.NIYan-rong.FANFei-ya.ZHENGYu.YANJun-qi.MADeng-zhe快速同步响应的网络化产品开发过程规划方法-计算机集成制造系统2006,12(6)在分散制造环境下,为使用户的各种需求快速地反馈到产品开发过程的相应环节上,提出了同步响应的产品开发过程规划方法.该方法在构造基于产品语义的过程语义网络基础上,通过功能活动状态互动的同步时序演变来触发事务过程语义解,动态更改过程语义网络上的知识节点语义,使活动向前可追溯,向后可预知,实现过程的快速响应和调整.最后,据此构建了网络化实现平台,并以某汽车空气负离子发生器为例,验证了该规划方法的可行性.5.学位论文李靓面向产品开发过程的知识管理研究与应用2008知识经济和信息技术的飞速发展带给制造业深刻变革，市场竞争日趋激烈，用户需求的个性化和多样化对产品设计效率的要求越来越高，企业迫切需要知识集成和基于知识的设计支持工具。知识管理是产品开发快速获取知识和尽可能重用知识的有效途径。本文将知识管理与产品开发过程集成，解决产品开发周期长，设计知识管理混乱，知识再利用手段落后等问题。主要工作有：1.产品设计知识建模方法研究。在传统的知识表达方法的基础上，提出一种引用产品模型设计参数的设计知识表达方法，并用知识元来描述、组织设计知识。从产品建模角度，研究面向设计过程的知识建模流程，确定了减振器产品的相关设计知识并加以表达和组织，形成减振器设计知识库，从而为产品设计过程的规划和知识的提取和重用奠定基础。2.集成产品知识的设计过程规划方法研究。提出了知识集成环境下设计过程的分阶段任务重组方法，建立设计知识的一般模型，由知识经过推理明确参数之间的关联并计算敏度，进而得到初始的参数级设计结构矩阵(DSM)。通过顺序排序，搭接重组、迭代解耦三个步骤得到合理的设计过程。3.在产品建模和过程规划的基础上，应用减振器设计知识对某型号减振器进行了详细的结构设计，绘制了产品图纸。4.构建支持减振器设计的知识管理原型系统。提出了产品知识管理系统框架结构。集成已有的PDM系统，开发了原型系统，实现产品模型建立、设计知识管理、过程规划、过程管理、产品设计等功能。最后总结了本文的主要工作，并且对后续工作进行展望。6.学位论文王志亮复杂产品敏捷化开发中若干关键决策技术的研究2004过程分解与规划是对产品实施敏捷化开发的前提与基础.针对复杂产品设计过程动态分解问题,本文提出了一个基于任务期限的两层动态规划模型,并研究了模型的实现方法与技术.在此基础上,建立了任务动态分配模型.过程分解与任务分配的实现与有机结合从全局可保证产品按期按质上市.同时,通过研究耦合任务集序列规划问题,提出了两种基于时间的优化撕裂算法,可支持设计过程的有效重组.设计任务的重叠执行被认为能减少产品开发时间,但存在着增加费用的风险.通过分析迭代求解过程中信息进化问题,本文提出了名义信息进化度与有效信息进化度的概念、及函数构造方法.在此基础上,建立了耦合任务重叠执行的规划模型及过程管理模型;规划模型可有效地支持耦合任务的重叠执行;过程管理模型可实现对耦合任务重叠执行过程的有效监控与管理.产品设计过程是一个规范约束和满足约束的过程.本文从尽可能地提高设计质量、避免下游设计返工的目的出发,提出、并量化了约束满足度与约束冲突度;建立了支持约束协商求解的多目标多属性决策模型,实现了约束的定量化求解.定量化约束求解策略真正地实现了在上游约束求解过程中即定量地考虑下游的约束满足问题、为产品的敏捷化设计提供了有力支持.同时,研究了基于约束的设计方案评价方法,给设计者提供决策帮助.由于约束求解的过程是设计人员协同工作的过程,因此,协商成为消解约束冲突的一种重要方法与策略.针对敏捷化产品开发中的约束协商求解问题,本文从时间对协商过程和结果的影响、及引导协商过程两方面着手,研究支持约束协商求解的协商理论及协商方法,提出了基于协商时间的协商策略选择方法、及基于标准指标值的协商方法,从而为及时、有效地消除敏捷化产品开发过程中的约束冲突提供了有力保证.最后,通过实例验证与说明了本文的主要研究成果.这些研究成果的实施可提高企业在复杂多变竞争环境中的敏捷化竞争能力.7.期刊论文王志亮.张友良.WangZhiliang.ZhangYouliang复杂耦合系统设计过程动态规划-计算机工程与应用2005,41(13)产品复杂性导致了大容量耦合任务集的存在,而新产品上市时间是企业的核心竞争力;从而对耦合任务集设计过程进行规划、使其设计周期在任务期限内是敏捷制造模式下企业提高市场竞争力的一个有效手段.由此,基于并行工程的思想,论文提出了基于任务期限的耦合任务集设计过程规划模型,并由此构造了一个两层动态规划实现模型,为有效地管理与协调复杂耦合系统设计过程提供了一种途径.最后进行了实例验证.8.学位论文王伟网络化制造环境下PDM系统产品开发过程管理的研究2005网络化制造使得制造过程中