基于自适应依赖关系的产品协同设计人员效率

目前对协同设计任务中人员效率与任务完成效果间关系的研究主要集中在定性分析上, 未能准确量化由于协同设计人员工作效率的波动给任务完成效果带来的损失. 综合协调理论中的依赖分析方法与图论中约束关系图描述协同设计人员之间的依赖逻辑关系, 并基于任务的效率目标通过多目标优化模型选择协同设计人员, 进一步构造人员效率损失函数, 从而提出一种计算协同设计完成效果损失的量化方法. 通过算例验证该算法能够较为精确的计量人员效率波动对任务完成效果的影响.     

面向协同设计的任务调度问题研究

针对协同设计任务调度存在的问题,综合考虑了协作项目间、任务间及任务自身的具体因素和约束,在建立设计任务网络图的基础上,提出了一种以"任务优先系数"为指标的可并行执行任务集内任务的执行调度算法.综合考虑协同设计过程中的诸多动态、不确定性及非量化等因素,基于均衡一适度原则建立了任务到团队成员分配的扩展数学模型,并利用匈牙利算法进行求解.研究表明,该方法能有效对复杂产品的协同设计流程进行规划,且简单易用.     

基于DSM的研发项目流程多目标仿真优化

分析了复杂产品研发项目中流程结构的不确定性,采用设计结构矩阵对其进行仿真建模,并将设计结构矩阵调度策略嵌入仿真模型,建立了同时最小化项目工期和成本的多目标优化模型.提出了一种基于设计结构矩阵仿真与非支配排序遗传算法的混合优化算法,获取研发项目流程多目标优化的Pareto最优解.以某飞机初步研制项目流程为研究算例,验证了混合优化算法的可靠性和有效性,并对获得的最优流程结构进行了深入的仿真评价与分析。     

基于广义随机Petri网的工程突发事故应急处置流程建模及效能分析

工程突发事故不可避免,提高其应急处置能力是工程应急管理的关键环节。针对工程突发事故的随机性特征,运用广义随机Petri网对事故应急处置流程进行过程建模,利用广义随机Petri网与马尔可夫链同构特性构建其可达图,并分析模型的活性和有界性。以无锡地铁工程突发事故应急处置流程为例进行仿真,得到其时间性能、运作效率等主要性能参数,结果表明:该模型能有效发掘应急处置流程中瓶颈环节和处理耗时的关键活动,为定量化地评价工程突发事件应急处置流程效能提供一个新思路。     

向虚拟样机并行设计的任务调度方法

针对复杂产品虚拟样机并行设计中任务调度存在的开发时间凭经验主观假定、求解策略不易获得最优解等问题,建立了任务调度模型,提出了基于案例推理的任务开发时间估算策略,设计了基于遗传算法的模型求解策略。时间估算策略以设计单元以往完成任务的信息为依据,提高了时间估算的合理性;模型求解策略能够保证搜索空间的完全性,在满足任务间约束的前提下,快速求得最优调度,提高了求解策略的效率。最后用实例验证了方法的有效性,它能大幅缩短虚拟样机并行设计时间。     

基于突发任务多无人作战飞机攻击多目标研究

针对无人作战飞机在动态不确定环境中任务执行的路径规划问题,提出了一种基于突发任务的路径规划方法。在单机路径规划中,通过建立Voronoi有向图,并根据Dijkstra算法为每架无人作战飞机寻找最优、次优路径,针对路径规划中的多目标攻击和协同的问题,设计了一种多目标攻击任务规划器,结合突发任务的情况,给出了多目标攻击策略。仿真的结果表明所提方法是可行的。     

面向客户协同的产品创新任务分组模型及方法

客户协同产品创新中,针对产品创新任务之间相互关联,导致创新主体交互、协同频率与复杂度增加,降低协同创新效率的问题,论文分析了由客户与企业专业人员构成的创新团队结构及其特点,提出了模糊数字化设计结构矩阵,从敏感度、可变度以及任务要求相似度三个方面度量任务间的关联程度。在此基础上,以任务组内聚度最大化,任务组间耦合度最小化为目标,任务组可执行性等为约束,建立任务分组模型,采用双种群自适应遗传算法求解。最后通过实例分析说明模型和方法的可行性和有效性。     

考虑发射失败的多中心多卫星发射任务协同规划方法

在中国未来卫星发射需求急剧增加和卫星发射中心发射能力有限的情况下,为多颗卫星协调发射中心和发射时间变得日趋困难。为解决大量卫星发射任务的协同规划问题,以发射成本最少、发射失败概率最低为优化目标,建立了多中心多卫星发射任务协同优化的多目标混合整数规划模型。基于非支配排序的多目标优化算法(non-dominated sorting genetic algorithm II, NSGA II)框架,设计了求解模型的多目标进化算法,提出了发射中心选择的整数编码方案,给出了基于启发式搜索的发射时间规划解码算法,并设计了染色体质量检查与修正算法。基于中国现有的4个卫星发射中心和可能面临的6类发射任务,设计了包含10颗卫星发射任务的小规模案例和30颗卫星发射任务的大规模案例,对模型和算法进行了仿真验证。实验结果表明该方法能有效解决多中心多发射任务协同规划问题。     

基于多层次Petri网的复杂产品分布协同研发体系设计方法

首次提出面向复杂产品研发的分布协同系统多层次Petri网模型。以新支线飞机ARJ21的分布协同研发系统为例,模型通过粒度清晰化实现知识流程的分层,通过可达性检验发现研发整体流程和模块开发子流程中的瓶颈与障碍,进而实现了系统流程再造,提高了研发效率。该方法突破以往的经验设计思路,实现了研发系统设计的科学化与工具化。     

面向应急观测的虚拟星座任务规划技术

虚拟星座为充分利用卫星资源提供了一种高效的解决方案。首先研究设计了任务与资源管理、任务与资源匹配、协调与任务规划的三层协调运行机制,建立了基于多智能体的三层动态交互式体系结构模型;然后通过基于改进合同网协议算法模型,研究虚拟卫星协同任务的招标对象筛选策略、协商合同投标方法、协商合同评标方法;最后针对海上目标监视搜索场景构建仿真实验用例,仿真结果验证了虚拟星座的运行机制和体系结构的合理性、可行性与基于扩展合同网协议的虚拟星座任务规划算法的有效性和正确性。     

协同产品开发中设计者任务排序

针对协同产品开发中设计任务静态排序的不合理性,提出了一种基于最小化完工时间的任务优化动态排序方法.通过分析协同产品开发中设计任务的过程状态,建立了任务状态模型,确定了任务剩余处理时间和任务的权.对具有优先约束关系的任务排序和新任务到达时的任务排序进行了重点研究.最后通过应用实例验证该排序方法的有效性.     

基于层次任务网络的应急资源协作规划方法

应急响应一般涉及多个部门,各参与部门需要通过合理的协调方法规划应对方案,协同使用应急资源是不同部门间应急行动方案制定的关键.为处理规划过程实时产生的资源冲突,文章提出了基于层次任务网络(hierarchical task network,HTN)的多部门分布式协作任务规划框架,将规划方案行动的生成过程作为需要考虑的协作问题,并通过协作过程与规划过程的嵌套,减少规划无效方案而提高协作效率.其次,探究并设计处理重用性资源的协调机制,使用多种优先级判断规则消解资源使用冲突.进一步,在建立的协作框架和资源协调机制的基础上,提出基于HTN的协作规划算法.最后通过实验案例说明了应急资源协作规划方法的应用,并对本方法的有效性和相对于原有方法的效率优势进行了验证.     

考虑子系统执行能力的多无人机协同任务规划

任务分配是提高无人机运维效率的关键技术之一。针对子系统执行能力约束条件下的无人机蜂群协同任务分配问题, 提出一种融合拍卖机制的改进狼群算法。首先, 定义子系统能力矩阵以实现无人机异构性和任务执行能力的统一描述。其次, 对个体狼采用矩阵编码, 针对违反攻击次数的非可行解, 提出基于拍卖机制的修正策略, 以进行处理。然后, 在个体狼位置更新过程中融入遗传算法思想, 在探索阶段和围捕阶段分别进行相邻行交换操作和间隔列交叉操作, 以实现快速寻优。最后, 将第三优狼引入到狼群更新过程中, 从而增强种群的多样性。仿真实验结果表明, 所提方法能够有效求解子系统执行能力约束下无人机蜂群协同任务规划问题; 且相比于其他改进进化算法, 所提方法具有更好的寻优性与收敛速度。     

支持复杂产品总体优化设计的多算法协作优化框架研究

针对复杂产品总体优化设计中设计方案寻优难以通过单一优化算法实现的问题,提出了基于多算法协作优化思路的多算法协作优化框架,详细探讨了框架两方面关键技术：组件化优化算法库和协作优化策略,提出了优化算法组件的接口规范和运行机制,给出了基于全局探索＋局部寻优策略的协作优化计算流程。最后,通过一个函数优化算例说明了协作优化框架的可行性和有效性。     

基于TCPN复杂产品设计任务资源调度及应用研究

针对复杂产品设计任务模块资源调度冲突问题,在分析TCPN网中资源约束下基本结构的设计任务元活动变迁的输入与输出资源库所数量的基础上,构建基于TCPN网设计任务模块的资源约束TCPN模型,围绕资源约束TCPN网中同步活动任务变迁与非同步活动任务变迁,给出不同的资源约束调度规则,并设计完整的资源约束调度算法与修正算法,研究给出可调度的设计任务模块资源约束TCPN网.最后,以J企业某型号汽车研发项目为例,构建汽车底盘设计模块设计任务元的资源约束TCPN模型并进行求解,给出汽车底盘设计任务模块的可调度资源配置,实现汽车底盘协同研发资源约束TCPN网中的所有设计任务元活动变迁皆可调度.     

任务性能约束下传感器协同辐射控制策略

传感器协同是作战飞机实现任务性能与射频(radio frequency,RF)隐身性能平衡的重要技术手段。针对传统引导搜索方法难以解决数据链的多拍信息引导搜索问题,采用概率方法,建立多拍连续引导信息与累积发现概率、累积被截获概率之间的关系。针对基于协方差的线性规划协同跟踪方法的单步决策问题,开展基于跟踪精度与被跟踪定位精度的多步联合优化。引入马尔可夫决策过程对机载传感器协同搜索、协同跟踪的典型空战动态过程进行建模,实现任务性能约束下的雷达RF隐身性能优化。通过典型空战场景的仿真验证,表明所提出的优化控制策略相比于经验控制策略能够减少雷达辐射时间43%以上。     

云边协同系统中基于博弈论的资源分配与任务卸载方案

综合考虑时延、能耗和计算资源成本，构建云边协同系统中的效用最大化问题，并将其分解为计算资源分配、上行功率分配和任务卸载策略三个子问题。提出一种基于博弈论的资源分配和任务卸载方案（game-based resource allocation and task offloading， GRATO） 以分别解决上述子问题。利用凸优化条件求得计算资源分配最优解；设计一种低复杂度的上行功率分配方法用于降低无线干扰；针对任务卸载策略优化问题，提出一种基于博弈论的分布式任务卸载算法（game-based distributed task offloading algorithm， GDTOA）。仿真结果表明，GRATO方案在时延和能耗方面的性能优于其他方案，还可以感知用户的优先级，使紧急用户具有更高的效用和更低的时延。     

敏捷成像卫星密集任务聚类方法

面向应急条件下的观测需求,为提高成像任务完成效率,对敏捷成像卫星密集任务聚类问题进行研究。分析了敏捷成像卫星观测过程,给出了任务聚类的俯仰、翻滚观测摆角及任务间过渡时间约束。建立了聚类图模型,给出了模型的构建算法。设计了一种基于最大最小蚂蚁系统的聚类算法,结合聚类模型特点设计蚁群策略,并对重叠和冲突的聚类任务进行处理。实验算例验证了模型和算法的有效性。