[發(fā)明專利]基于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣的復(fù)雜產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間預(yù)測及優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910596239.2
• 申請(qǐng)日: 2019-07-03
• 公開（公告）號(hào): CN110348623B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林軍;文牧晨;錢艷俊;黃偉浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q10/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

基于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣的復(fù)雜產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間預(yù)測及優(yōu)化方法，對(duì)于一個(gè)由n個(gè)平均完成時(shí)間已知、信息依賴關(guān)系已知的設(shè)計(jì)活動(dòng)構(gòu)成的復(fù)雜產(chǎn)品開發(fā)過程，其所有設(shè)計(jì)活動(dòng)組成設(shè)計(jì)活動(dòng)集，構(gòu)建產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目所對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣，并構(gòu)建優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)：根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，求解產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目所對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣。本發(fā)明以復(fù)雜產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目為研究對(duì)象，以預(yù)測并降低產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間為目標(biāo)，對(duì)產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的DSM進(jìn)行分析建模，識(shí)別產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目中的一階返工和二階返工，并通過優(yōu)化得到其涉及的所有設(shè)計(jì)活動(dòng)的最優(yōu)執(zhí)行順序，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目的總返工時(shí)間最小，從而達(dá)到降低產(chǎn)品開發(fā)總時(shí)間，減少產(chǎn)品開發(fā)總成本，提高產(chǎn)品開發(fā)成功率的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣的復(fù)雜產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間預(yù)測及優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

隨著市場競爭環(huán)境日益激烈，產(chǎn)品生命周期不斷縮短，更新?lián)Q代越來越快，提高新產(chǎn)品開發(fā)效率已經(jīng)成為了現(xiàn)代企業(yè)在市場中保持核心競爭力，獲得商業(yè)成功的重要手段。調(diào)研數(shù)據(jù)表明：對(duì)于大部分公司而言，其利潤的50％以上來源于最新推出的產(chǎn)品；但是另一方面，大約70％的產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目超出了估算的時(shí)間進(jìn)度，計(jì)劃交付時(shí)間平均超期20％至50％，90％以上的產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目開支超出預(yù)算，只有大約60％的產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目最終取得了成功。這是因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)的產(chǎn)品開發(fā)過程可以分為一系列相互耦合的設(shè)計(jì)活動(dòng)，設(shè)計(jì)活動(dòng)之間大量復(fù)雜的信息傳遞關(guān)系，給產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目的過程管理帶來了巨大的難度。相當(dāng)大一部分設(shè)計(jì)活動(dòng)需要在輸入信息不完備時(shí)開始執(zhí)行，并在輸入信息到達(dá)或發(fā)生變化時(shí)返工，這些返工對(duì)新產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目的開發(fā)周期和成本造成了很大的影響。通過對(duì)大量產(chǎn)品研發(fā)案例的研究，人們發(fā)現(xiàn)由于耦合設(shè)計(jì)活動(dòng)之間復(fù)雜的信息傳遞關(guān)系導(dǎo)致的活動(dòng)返工總時(shí)間占項(xiàng)目總開發(fā)時(shí)間的50％以上。因此，確定最優(yōu)的設(shè)計(jì)活動(dòng)執(zhí)行順序，以降低返工時(shí)間成為了產(chǎn)品開發(fā)過程管理中非常重要的問題。

傳統(tǒng)的基于網(wǎng)絡(luò)圖的活動(dòng)排序方法，如關(guān)鍵路徑法(CPM)、計(jì)劃評(píng)審法(PERT)，很難處理耦合活動(dòng)中的信息傳遞作用。因?yàn)樗麄兗僭O(shè)活動(dòng)之間的所有約束是已知的和固定的，但是在實(shí)際的新產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目中這種情況是不存在的。后續(xù)發(fā)展出來的圖形評(píng)審法(GERT)在PERT的基礎(chǔ)上將各個(gè)活動(dòng)及其相互之間的影響關(guān)系設(shè)為隨機(jī)分布，并通過蒙特卡洛方法進(jìn)行求解。但是，由于一個(gè)復(fù)雜產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目往往存在著數(shù)百個(gè)耦合設(shè)計(jì)活動(dòng)，這種情況下生成的GERT網(wǎng)絡(luò)非常復(fù)雜，直接對(duì)其進(jìn)行分析是極其困難的。

因此，人們提出使用設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣(DSM)來安排耦合活動(dòng)的執(zhí)行順序。DSM矩陣是由排列順序相同的行列元素組成的方陣，所有元素共同組成了產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目中的耦合活動(dòng)集合，元素的排列順序代表設(shè)計(jì)活動(dòng)的執(zhí)行順序，對(duì)角線數(shù)據(jù)(陰影部分)表示對(duì)應(yīng)活動(dòng)的預(yù)計(jì)完成時(shí)間，非對(duì)角線數(shù)據(jù)表示活動(dòng)之間信息依賴的方向和大小，上三角的數(shù)據(jù)表示由后序活動(dòng)向前序活動(dòng)的信息流動(dòng)，稱為信息反饋；下三角的數(shù)據(jù)表示由前序活動(dòng)向后序活動(dòng)的信息流動(dòng)，稱為信息前饋。圖1展示了一個(gè)電動(dòng)汽車開發(fā)項(xiàng)目的DSM矩陣。

DSM矩陣對(duì)設(shè)計(jì)活動(dòng)返工的描述可以分為兩種：一是下游活動(dòng)的執(zhí)行發(fā)現(xiàn)了上游活動(dòng)的錯(cuò)誤或者未完成的部分，導(dǎo)致上游活動(dòng)需要返工，這種情況被稱為一階返工，一階返工是由于信息反饋(對(duì)角線上方)造成的，如圖1中活動(dòng)3完成引起的活動(dòng)2返工；二是經(jīng)過至少一次活動(dòng)返工后將改進(jìn)的信息傳遞到了其他活動(dòng)，導(dǎo)致其他活動(dòng)需要返工，這種情況被稱為高階返工，高階返工的產(chǎn)生可能來自信息反饋也可能來自信息前饋(對(duì)角線下方)，如圖1中活動(dòng)2返工后引起的活動(dòng)3的返工是信息前饋的作用，而引起活動(dòng)1的返工是信息反饋的作用。