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随着现代产品复杂程度的提高和新产品开发模式的广泛采用,如何有效规划产品开发项目,从而提高产品竞争力,正成为学术界和企业界关注的重点问题。产品开发项目中涉及的要素众多,主要包括设计人员、设计任务与设计资源等。对产品开发项目中各个要素进行合理的调度,是缩短项目周期的有效方法。然而,已有的产品开发项目调度研究,通常将设计人员视为普通技术资源,没有体现人员与资源的差异性,设计人员的主动性、自治性特征难以体现,难以对产品开发过程中设计人员的行为和调度策略进行分析及优化。为此,本文针对产品开发项目的特点,充分考虑了设计人员在产品开发过程中的主动作用,对基于多主体仿真的产品开发项目任务调度及优化策略进行了深入研究。全文的研究内容主要包括以下几个部分:
首先,将产品开发项目的调度分为两大部分,主要包括计划阶段的静态任务调度与执行阶段的动态任务调度,并对产品开发项目中各主要要素属性进行了分析和评价。基于此,在静态任务调度阶段,为了体现设计人员与普通技术资源的差异性,本文借助资源受限下的多模式建模思想,针对不同的资源占用情况,分别建立了基于人员-任务-资源匹配度的单一资源类型的静态任务调度模型与多资源类型的静态任务调度模型,并针对两种类型的静态任务调度模型设计了相应的遗传算法进行求解。
其次,通过分析产品开发项目在执行的过程中的特点和产品开发项目动态任务调度问题的成因,针对产品开发过程中的主要动态任务调度问题:无约束条件下动态任务选择,协作伙伴选择冲突消解以及资源冲突消解,提出了基于多Agent协商-仲裁的动态任务调度框架。并基于该框架提出了各类协商与仲裁策略以及相应的算法。由于以上三类动态任务调度问题并非独立存在,为了更好应用各类协商.仲裁策略,给出了动态任务调度问题的解决流程。
再次,基于CAS理论和MAS理论建立了面向设计主体的产品开发过程仿真模型,该模型包括设计主体分模型、任务分模型、资源分模型以及产品信息分模型。该模型以设计主体模型为中心,将产品开发过程描述为设计主体在设计资源和产品信息的约束下不断改变任务的状态,直至任务完成的过程。仿真模型充分体现了产品开发过程以为人中心的特点,以及设计主体在过程中的主动性、自治性和协作性特征,从而能更好的支持设计主体调度行为的分析。基于该仿真模型,采用Visual C++编程语言开发了一个以设计主体为核心的产品开发过程仿真实验平台A-PDPS(Agent-oriented Product Development Process Simulation System)。该仿真平台采用设计主体驱动的动态仿真原理,以固定增量推进的离散系统仿真为基础,实现了对产品开发过程中设计主体、任务、资源以及信息的状态变化及交互作用的动态模拟,并支持各类调度行为的过程分析。通过某一具体的产品开发项目的仿真实例验证了该仿真平台的正确性和有效性。
最后,基于多主体仿真平台对产品开发项目的调度问题进行了仿真优化研究。首先,通过对静态任务调度模型的求解,得到合理的初始化人员、任务与资源的分配方案。并通过改变匹配度的设置来验证算法有效性;其次,将静态任务调度的结果作为动态任务调度仿真的初始化输入,并设计了两类实验,包括无约束条件下的动态任务选择与协作伙伴选择实验,与资源约束下的优化策略的选择。仿真结果表明,基于多主体仿真的产品开发项目任务调度的方法可为产品开发项目的预测以及优化提供一条有效的途径。