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《国防科学技术大学》 2011年
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快速响应制造系统产品开发过程时间估计与优化

张昆仑  
【摘要】:为缩短产品开发和生产周期,在尽可能短的时问内满足客户需求,提出基于“快速响应”原理的快速响应制造系统。进行产品开发过程时间分析对于保障系统的快速响应能力,提高进度控制和管理能力具有重要意义,本文针对快速响应制造系统的产品开发过程开展了时间估计与优化研究。 首先,介绍产品开发过程中的一些基本概念,对快速响应制造系统产品开发过程任务及存在的设计迭代进行分析描述,提出了基于元模型方法的快速响应制造系统产品开发过程时间分析流程。对作为重要特征的设计迭代进行重点分析,特别对基于DSM的迭代描述做了详细介绍;为能够更加科学合理的对产品开发过程时间进行估计,引入计算机仿真领域的元模型方法,针对设计活动时间估计问题的特点给出了元模型建模步骤,指出元模型拟合方法和训练数据选取方法是研究的重点。 其次,针对元模型拟合方法开展研究,提出了基于高斯过程元模型的产品设计活动时间估计方法。将常用的元模型方法分为参数方法和非参数方法进行了介绍,指出非参数方法的弊端以及高斯过程元模型在理论上可以取代几种常见的非参数方法;介绍了高斯过程元模型的建模原理,并对协方差函数的设定以及超参数优化方法进行了相应的说明,由于训练数据存在语言型变量是设计活动时间估计问题的自身特点之一,为此引入模糊距离的概念,将语言型变量模糊化后根据其模糊距离对协方差函数进行计算,并针对该问题提出了具体建模步骤;通过实例说明了高斯过程元模型方法在解决设计活动时间估计问题中的良好特性。 第三,针对训练数据选取问题,提出一种基于最优化拉丁超立方设计的数据选取方法。训练数据的选取在很大程度上影响着元模型的预测精度和效率,为配合元模型方法在产品开发过程时间估计中的应用,引入试验设计的概念,以最优化拉丁超立方设计来指导历史数据的选取;考虑正交属性、? p准则以及Kullback–Leibler准则对拉丁超立方设计进行多目标优化;为构造目标函数,找出了Kullback–Leibler准则的理论上下限;在以上研究基础上提出一种改进的ILS算法对LHD进行多目标优化,并将其应用于数据选取中。 第四,针对重叠模式下快速响应制造系统产品开发过程时间评估与优化开展研究。为针对重叠模式下产品开发过程进行建模,在分析已有研究的基础上提出了一种上下游设计活动之间的信息交互策略,提出了适用于该模式的信息交互策略以及各类迭代参数表示方法;假设设计活动时间为常数构建重叠模式下的一般模型,在此基础上考虑时间不确定性再次构建时间分析模型;提出一种基于蚁群算法的优化方法对各设计活动的开始时间进行规划,通过重新安排各设计活动开始时间可有效减少产品开发过程总时间。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH165

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【参考文献】
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