产品数字化设计结构矩阵建模与优化

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1、V01．19No．3航天器工程第19卷第3期108SPACECRAFTENGINEERlN(；2010年5月产品数字化设计结构矩阵建模与优化乐群星张高韩风宇(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要由于航天器等复杂产品设计过程中普遍存在的信息耦合现象，使得对复杂产品设计项目的定量化管理成为当前项目管理领域的一个难点。文章在布尔设计结构矩阵(BinaryDesignStructureMatrix，bDSM)的基础上，从任务输入信息的稳定性和对输入信息变动的敏感性两方面出发，运用模糊层次分析法将复杂产品设计过程中耦合任务集进行数字化设计结构矩阵(numeri—calDSM，nDSM)

2、建模，定量描述任务间的信息关联强度，进而设计了适用于产品耦合设计过程的分解与重构的Epsilon算法，并针对产品设计过程nDSM模型的特点，设计了过程重组的优劣，}生评价标准，从而完成了对nDSM的分解与重组的评价和选择。关键词产品设计；过程重组；模糊层次分析法；数字化设计结构矩阵中图分类号：F270．2文献标志码：A文章编号：1673-8748(2010)03—0108—06NumericalDesignStructureMatrix(nDSM)ModelingandOptimizationforComplexProductDesignProcessYUEQunxingZHANGGao

3、HANFengyu(BeijingInstituteSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094)Abstract：Thisstudyisconductedtoquantitativelyandpreciselydescribeandmanageacomplexproductdesignproject．BasedonbinaryDSMmodelofcomplexproductdesignprocess，thispa—perconsiderestherelationshipamongthetasksintwomeasures：inputinformat

4、ionstability(IIS)andsensitivitytoinputinformation(SII)，andtransformsthemodelfrombinaryDSMintonu—mericalDSM(nDSM)toquantifythedependencyamongthem．ThenanEpsilonalgorithmisde—signedtoreorganizethecoupledprocess，andanevaluationstandardofthenDSMdecompositionandreorganizationispresented．Keywords：produc

5、tdesign；processreengineering；FAHP；nDSM1引言航天器设计项目是复杂的系统，其设计任务往往要经过反复迭代才能获得满意的结果。设计反复的原因可能是因为不恰当的任务组织(如错误的任务执行顺序)、设计更改、信息延迟等。基于任务的设计结构矩阵[1七]通过图形分析和数字分析技术揭示在产品设计系统中，任务和相应信息流到达系统的时间以及信息的影响任务范围，以帮助项目管理者管理设计任务间反复、多方向的信息传递。布尔结构设计矩阵(bDSM)理论将产品设计过程中两个任务之间的关联关系分为顺序依赖、并行独立和耦合交互三种类型【3j。在产品设计项目中，收稿日期：2010—03—

6、17；修回日期：2010—05—11作者简介：乐群星(1976一)，女。2007年毕业于北京航空航天大学经济管理学院管理科学与工程专业，获管理学博士学位。现为工程师．研究方向为项目管理。第3期乐群星等：产品数字化设计结构矩阵建模与优化109前两种关系易于管理，对耦合交互任务的管理是产品设计过程管理的难点和关键。过程系统越复杂，信息耦合涉及的范围也就越广。bDSM只能反映复杂产品设计过程中任务间信息关联的存在，而不能反映这种关联的强弱和重要性。定量刻画任务间的信息耦合强度及其对项目过程的影响，是实现复杂产品设计项目精确管理的前提。本文在bDSM模型的基础上，从任务输入信息的稳定性和任务对输

7、入信息的敏感性两个角度，运用模糊层次分析法将航天产品设计过程中耦合任务集从bDSM向数字化设计结构矩阵(numericalDSM，nDSM)转化，对产品耦合设计过程中的信息流进行nDSM建模，定量描述任务间的信息依赖程度，进而设计了产品耦合设计过程分解与重构的Epsilon算法，讨论了针对nDSM分解的评价标准，从而完成了对nDSM的分解与重组的评价和选择。2bDSM的数字化目前将bDSM转变为nDSM的研究主要采用专家评分法和层次