本文選題：設(shè)計流水線　切入點：產(chǎn)品研發(fā)　出處：《上海交通大學(xué)》2013年博士論文

【摘要】：隨著全球環(huán)境和技術(shù)的快速發(fā)展，產(chǎn)品研發(fā)能力越來越成為企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。目前，我國產(chǎn)品研發(fā)面臨效率低下和成本過高的問題，無法滿足產(chǎn)銷能力、產(chǎn)品需求和國際技術(shù)水平高速發(fā)展的迫切需要。設(shè)計流水線正是為解決這一問題而提出的制造業(yè)產(chǎn)品研發(fā)管理方法。 設(shè)計流水線借鑒了生產(chǎn)流水線的管理模式，充分發(fā)揮流水線標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、高效率的優(yōu)勢，同時結(jié)合了產(chǎn)品研發(fā)過程復(fù)雜性（包括設(shè)計任務(wù)復(fù)雜性及其關(guān)系的復(fù)雜性）、不確定性（可變性和不精確性）、以及模糊性（信息不充分和唯一性）的特點，通過穩(wěn)定“節(jié)拍”的設(shè)計任務(wù)以及均衡的任務(wù)流，有效、快速的進行產(chǎn)品設(shè)計。圍繞著流水線設(shè)計的兩個關(guān)鍵科學(xué)問題：技術(shù)設(shè)計和組織設(shè)計，以典型汽車產(chǎn)品設(shè)計為研究對象，結(jié)合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、模糊理論、智能算法等理論方法來實現(xiàn)設(shè)計流水線的建模、分析、平衡和優(yōu)化調(diào)度，并建立了設(shè)計流水線的原型系統(tǒng)。全文從以下幾個方面展開研究： （1）類比分析了企業(yè)當(dāng)前設(shè)計環(huán)境與生產(chǎn)流水線的產(chǎn)生環(huán)境，總結(jié)了流水線相關(guān)技術(shù)方法的研究進展，歸納了設(shè)計流水線的主要特點及其科學(xué)問題，闡述了本文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點。 （2）在分析與制造過程異同點的基礎(chǔ)上，提出了設(shè)計流水線的概念模型和定義。對于設(shè)計流水線中的關(guān)鍵對象，提出了基于網(wǎng)絡(luò)（語義網(wǎng)絡(luò)和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)）的流水線建模方法，通過語義網(wǎng)絡(luò)建立流水線中的關(guān)鍵對象信息模型和語義關(guān)系模型，通過單值和雙模式網(wǎng)絡(luò)模型以及雙模式-單模式映射網(wǎng)絡(luò)建立關(guān)系對象的數(shù)值信息模型。結(jié)合設(shè)計過程的特征，提出了設(shè)計流水線的構(gòu)建過程和理論方法。 （3）通過組合或分解設(shè)計任務(wù)、識別設(shè)計過程要素來實現(xiàn)流水線的技術(shù)設(shè)計。提出了設(shè)計任務(wù)的層次模型及基于知識單元的分解/組合方法，作為設(shè)計過程要素識別的基礎(chǔ)，解決了設(shè)計過程唯一性與流水線批量使用沖突的問題，保證了設(shè)計流水線的通用性。構(gòu)造設(shè)計過程的網(wǎng)絡(luò)模型，應(yīng)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模體方法進行設(shè)計過程要素交互模式識別；基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮匦�，定義了設(shè)計過程要素模式評價指標(biāo)對任務(wù)分解的性能進行評估；并基于評價指標(biāo)提出設(shè)計過程要素的優(yōu)化方法。 （4）對于流水線的組織設(shè)計，提出了基于模糊理論與改進遺傳算法的設(shè)計流水線平衡問題求解算法。提出了模糊設(shè)計結(jié)構(gòu)矩陣的方法來解決設(shè)計的不確定性、迭代性的問題，其中采用模糊數(shù)表達(dá)設(shè)計活動的持續(xù)時間估計；建立了基于模糊數(shù)的長周期設(shè)計流水線平衡問題數(shù)學(xué)模型，，并提出了基于改進交叉算子的高效遺傳算法進行求解。 （5）對于流水線的實際應(yīng)用，提出了基于多技能等級、多模式的設(shè)計資源優(yōu)化調(diào)度方法。針對設(shè)計流水線的關(guān)鍵對象——人具有多技能與主動性等特點，提出了基于雙模式網(wǎng)絡(luò)及社會網(wǎng)絡(luò)的資源能力計算方法，通過雙模式向單模式網(wǎng)絡(luò)的映射獲取人員多能力等級，社會網(wǎng)絡(luò)則考慮了人員從他人獲取自己未知知識的能力。最后，基于資源沖突、多項目并行等約束，建立了流水線使用中的資源優(yōu)化調(diào)度模型，并通過二維粒子群算法實現(xiàn)問題求解。 最后，基于以上所提出的理論方法，圍繞某汽車公司研發(fā)需求，開發(fā)了一個基于B/S與C/S模式結(jié)合的原型系統(tǒng)，實現(xiàn)設(shè)計流水線的管理理念，并在該公司車身研發(fā)項目中得到了實施和應(yīng)用，進而檢驗了所提出的設(shè)計流水線理論方法的可行性和實用性。
[Abstract]:With the rapid development of the global environment and technology, product development has increasingly become the key to the development of enterprises. At present, China is facing the low efficiency of product development and the problem of high cost, can not meet the urgent need of the production capacity, product demand and international technical level of high-speed development. Design of pipeline is R & D management method proposed for manufacturing to solve this problem.
Design of pipeline from the production line management mode, give full play to line standardization, universalization and the advantages of high efficiency, combined with the complexity of the product development process (including the design complexity of task complexity and their relationship), uncertainty (variability and imprecision), and fuzzy (insufficient information and unique features) through the design task, stable and balanced "beat" task flow, effective, rapid product design. Around two key scientific problems in pipeline design: technical design and organizational design, with a typical automotive product design as the research object, based on the complex network, fuzzy theory, intelligent algorithms and theoretical methods to realize modeling design, pipeline analysis, balance and optimal scheduling, and designed a prototype system design of pipeline. This thesis launches the research from the following aspects:
(1) the environment of the design environment and production line is analyzed by analogy. The research progress of pipeline related technology is summarized, the main characteristics and scientific problems of the design pipeline are summarized, and the main contents and innovations of this paper are expounded.
(2) based on the analysis of process and on the similarities and differences, put forward the concept model and the definition of design of pipeline. For key objects in the pipeline design, based on network (semantic network and complex network) line modeling method, through semantic network establishment flow object information model and semantic relation model in line the numerical model is established, the information between objects by single valued and dual mode network model and two modes - single mode mapping network. Combined with the characteristics of the design process, proposed the construction process and method design of the pipeline.
(3) the design task through the combination or separation, identification of design elements to realize the design of pipeline technology was put forward. The hierarchical model of design task and decomposition / combination method based on knowledge units, as the basic design process to identify elements, solve the design process and assembly line using only the conflict, to ensure the universality the design of the pipeline network. The model structure design process, the application of complex network model method to design elements of interactive pattern recognition; topological properties of complex networks based on the definition of the design process elements model evaluation index to assess the performance of task decomposition; and put forward the optimization method of design elements based on the evaluation.
(4) for the pipeline organization design, put forward the algorithm design of assembly line balancing problem with fuzzy theory based on improved genetic algorithm is proposed. The method of fuzzy design structure matrix to solve the uncertainty of design, iterative problem, which uses fuzzy numbers to express the duration of design activity estimation; set up fuzzy number length the design cycle of assembly line balancing problem based on the mathematical model, and put forward the efficient solution of improved genetic algorithm based on crossover operator.
(5) for the practical application of the pipeline, put forward the skill level based on the design of resource optimization scheduling method of multi model. Aiming at the key of object design pipeline has the characteristics of multi skill and initiative, puts forward the calculation method of dual mode network and social network resources based on multi level access to personnel through mapping double mode to single mode network, social network is considered the ability of personnel to obtain their own unknown knowledge from others. Finally, based on the resource conflict, multi project parallel constraints, establishes a resource scheduling model is used in the pipeline, and the problem can be solved by 2D particle swarm algorithm.
Finally, based on the above theory, around the automobile company's research and development needs, developed a prototype system based on the combination of B/S and C/S model, design and implementation of pipeline management philosophy, and has been implemented and applied in the project of research and development of the company in the body, and then test the feasibility and practicality of the design theory and method of pipeline the proposed.

【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH186

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本文編號：1658702