[發明專利]一種面向作業計劃階段的設計資源替換方法

有效

• 申請號: 202110554556.5
• 申請日: 2021-05-14
• 公開（公告）號: CN113222431B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 張發平;孫嘉鋮;王蕊蕊;敬石開;閻艷
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

1.一種面向作業計劃階段的設計資源替換方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：在固定時段內，對于研發項目集中涉及的每個作業，獲取其作業基本屬性數據，計算作業體量向量與資源需求生產力向量，獲得各資源的需求生產力；

步驟一的實現方法為：

步驟1.1：確定固定時段與單位時間；

所述固定時段T₀為觸發資源替換操作的時間間隔，該時間間隔開始時刻為t_0s，結束時刻為t_0f；單位時間t₀可以根據實際需求取任一時間長度；

步驟1.2：對于固定時段內涉及的研發項目集中的每個作業，獲取其作業基本屬性數據，包括作業編號、作業名稱、計劃開始時間、計劃截止時間、預計工期與資源需求，進一步地，得到資源需求矩陣；

所述預計工期T_p為作業計劃截止時間t_f與作業計劃開始時間t_s之差，即：

T_p＝t_f-t_s···(1)

所述資源需求包括需求資源編號與需求資源數量，所述資源需求矩陣是各作業需求的資源編號與資源數量的表征，具體含義為：在固定時段內，共有m個作業，形成的作業集為W＝{W₁,W₂,...,W_m}，資源全集共有n種資源，形成的資源全集為R＝{R₁,R₂,...,R_n}，矩陣中的元素a_mn表示第m個作業W_m對第n種資源R_n的需求數量；

步驟1.3：對于某一作業，基于固定時段與該作業計劃開始時間、計劃截止時間，計算該作業的執行時間t_D，t_D為該作業的計劃執行時段與固定時段T₀的交集，具體的計算方法為：

進一步地，計算該作業的體量α，α為作業的執行時間與規定的單位時間的比值，計算方法為：

作業體量向量t_W為各作業的體量值構成的向量，即：t_W＝(α₁,α₂,...,α_m)

步驟1.4：基于資源需求矩陣A與作業體量向量t_W，計算資源需求生產力向量；

所述資源需求生產力η為固定時段內作業對資源需求的表征量，具體計算方法為：對于某資源R_x,x∈(1,2,…,n)，其面向某一作業W_z,z∈(1,2,…,m)的需求生產力為：

因此，其面向所有作業的需求生產力為：

總體來看，可以得到資源需求生產力向量為：

步驟二：獲取各資源供給數量，結合固定時段與規定的單位時間，計算資源供給生產力向量，結合資源需求生產力向量，計算資源供需差值向量并進行資源篩選，得到帶替換需求參數的目標資源集，并對其中的目標資源進行優先級排序；

步驟二的實現方法為：

步驟2.1：對于資源全集R＝{R₁,R₂,...,R_n}中的每一個資源，獲取其供給數量a'，得到資源供給量向量其中表示資源R_n的供給數量；

步驟2.2：基于資源供給量向量與確定的固定時段和單位時間，計算資源供給生產力向量；

資源供給生產力η'為固定時段內資源供給的表征量，具體計算方法為：對于某資源R_x,x∈(1,2,…,n)，其供給量為固定時段為T₀，單位時間為t₀，類比步驟1.4資源需求生產力的算法，結合公式(4)、(5)、(6)，可以得到資源供給生產力向量為：

其中，為固定時段的體量；

步驟2.3：基于步驟2.2得到的資源供給生產力向量與步驟1.4得到的資源需求生產力向量，計算資源供需差值向量Δ，Δ為資源供給生產力向量η'與資源需求生產力向量η之差，即：

步驟2.4：基于資源供需差值向量進行篩選，得到帶替換需求參數的目標資源集；

對資源供需差值向量Δ內元素進行篩選的具體策略為：對于某資源R_x,g∈(1,2,…,n)，通過Δ得到其供需生產力差值當且僅當時，R_x為有替換需求的資源，且其需求替換參數為將元素歸入帶替換需求參數的目標資源集O；基于該準則，對向量Δ內的元素逐個進行篩選，得到帶替換需求參數的目標資源集為：

步驟2.5：基于帶替換需求參數的目標資源集O，按照替換需求參數從大到小對其中的資源進行排序，得到目標資源的優先級順序；

步驟三：獲取資源全集內所有資源的基本屬性數據，對目標資源集內優先級最高的資源，根據其基本屬性數據，在資源全集內篩選該資源的可替換資源，剔除其中同屬于目標資源集的資源后，計算剩余替換資源與目標資源的資源相似度，獲得針對該資源的帶相似參數的初始替換資源集；

步驟三的實現方法為：

步驟3.1：獲取資源全集內所有資源的基本屬性數據，包括資源編號、資源類型、資源領域、資源用途以及資源能力等級；

資源類型為資源分類情況的描述，按照大類劃分，研發設計資源包括硬件資源、軟件資源、人力資源、場地資源；資源領域表示資源所涉及的學科領域范圍，包括高性能計算、力學、熱學；資源用途為資源具體應用功能的描述，包括試驗、仿真；資源能力等級L_R為資源具體性能參數的表征；

步驟3.2：對目標資源集O內優先級最高的資源，以資源類型為第一指標，資源領域為第二指標，資源用途為第三指標，資源能力等級L_R為第四指標，在資源全集內匹配該資源的可替換資源，剔除其中同屬于目標資源集的資源后，獲得其初始替換資源集；

資源R_c是目標資源R_g的可替換資源表示：在實際作業中將資源R_g替換為資源R_c，作業仍能順利施行，且不會對作業進度與作業質量造成影響；

在資源全集內匹配某目標資源R_g的可替換資源的具體步驟為：基于目標資源R_g的資源類型、資源領域和資源用途指標，對資源全集內的資源進行逐步篩選，若某資源R_c的上述三項指標均與資源R_g相同，則進一步評估兩者的資源能力等級與若且則資源R_c可以作為目標資源R_g的一個初始替換資源，基于上述準則，對資源全集篩選后生成目標資源R_g的初始替換資源集C_g＝{R_c|c∈(1,2,...,n)}；

步驟3.3：針對目標資源R_g的初始替換資源集C_g，對于其中的資源R_c，基于資源能力等級L_R，計算其與目標資源的相似度，得到目標資源R_g的帶相似參數的初始替換資源集；

替換資源R_c與目標資源R_g的相似度δ_ac用來表示二者的能力相近程度，具體計算方法為：

所述步驟3.3帶相似參數的初始替換資源集為C'_g＝{(R_c,δ_gc)|c∈(1,2,...,n)}；

步驟四：基于資源供需差值向量，確定替換資源能夠提供的生產力，并對初始替換資源集進行擴展，獲得二級替換資源集，結合目標資源需求替換參數，依據相似度最大原則與生產力滿足原則確定資源替換方案；

步驟四的實現方法為：

步驟4.1：對于帶相似參數的初始替換資源集C'_g，基于資源供需差值向量Δ獲得資源R_c能夠提供的生產力并將元素(R_c,δ_gc)擴展為獲得二級替換資源集

步驟4.2：依據相似度最大原則與生產力滿足原則確定資源替換方案；

相似度最大原則為：在二級替換資源集C″_g中選擇目標資源R_g的替換資源時，優先選取與資源R_g相似度最大的資源；生產力滿足原則為：在滿足相似度最大原則的前提下，在二級替換資源集C″_g中選擇目標資源R_g的替換資源，直至選取的替換資源提供的生產力之和滿足目標資源需求替換的生產力或將替換資源提供的生產力用盡為止；

步驟4.3：基于公式(7)將資源替換方案中資源的表征量由生產力轉化為數量，當轉化成的數量非整數時，取值規則為向上取整；

步驟4.4：基于步驟4.3確定的資源替換方案，更新資源差值向量Δ，更新規則為：對于替換資源集中的資源R_c，按照其在替換方案中需要提供的生產力，在差值向量相應位置減去相應的值；對于目標資源R_g，按照其被替換資源補足的生產力，在差值向量相應位置增加相應的值；

步驟五：基于優先級順序，對帶替換需求參數的目標資源集中的每一個資源，依次執行步驟三至步驟四，獲得最終的資源替換計劃，利用得到的資源替換計劃對作業初始資源使用計劃進行更新。