基于資源均衡方法的耦合問題的研究

1、基于資源均衡方法的耦合問題的研究祝威三峽大學(xué)機械與動力學(xué)院摘要：由于在任務(wù)執(zhí)行過程中，任務(wù)的完成與資源使用量、時間消耗量等有關(guān)，通常對 耦合設(shè)計任務(wù)作分析的工作轉(zhuǎn)移矩陣僅僅考慮吋間一個標(biāo)準(zhǔn)過于單一，會導(dǎo)致 不同種資源不共享而閑置造成浪費?？紤]到以上問題，本文從資源均衡方法入手, 對耦合設(shè)計任務(wù)進行分析，尋找一種合理的資源分配方法，提高資源的利用率。關(guān)鍵詞：資源均衡;產(chǎn)品開發(fā);耦合問題;工作轉(zhuǎn)移矩陣;作者簡介：祝威（1994-），男，湖北武漢人，碩士研究生。research on coupling problem based on resource leveling methodzhu weis

2、chool of mechanical and power engineering，china three gorges university;abstract：because the completion of tasks is related to resource usage, time consumption and so on in the process of task execution, only one standard of time is considered in the work transfer matrix which is usually used to ana

3、lyze the coupling design tasks, which leads to different kinds of resources arc not shared and cause wastc. considering the above problems, this article starts with the resource equalization method and analyzes the coupling design tasks to find a reasonable resource allocation method to improve reso

4、urce uti1ization.keyword：resource leveling; product development; coupling problem; work transformation matrix;o引言產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程是一個有很多不確定因素影響的動態(tài)過程ill,產(chǎn)品設(shè)計開發(fā) 過程時間的長短將決定企業(yè)競爭的優(yōu)勢大小。產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程中會出現(xiàn)耦合現(xiàn) 象，這也是造成設(shè)計任務(wù)復(fù)雜性的主要因素。目前國內(nèi)外學(xué)者，針對設(shè)計任務(wù)耦 合問題提岀了很多研究方法，但是，考慮到產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程中資源約束的還 很少。陳庭貴等也針對并行迭代模型中任務(wù)耦合時間、傳遞信息不確定等問題, 結(jié)合遺傳算法，

5、對耦合集最優(yōu)執(zhí)行做了優(yōu)化。何立華等固針對項目成本波動問 題，提出資源均衡優(yōu)化方法，確定總資源成本波動最小策略。邢斥斌等針對 耦合迭代情況下的設(shè)計任務(wù)分配問題，提出基于設(shè)計迭代的任務(wù)分配策略，證 明了基于任務(wù)轉(zhuǎn)移矩陣的設(shè)計任務(wù)動態(tài)分配策略的有效性。肖人彬等臣1結(jié)合遺 傳算法，對耦合設(shè)計任務(wù)具體資源約束問題做了定量分析，對模型資源預(yù)分配 問題研究深入。以上學(xué)者對于設(shè)計任務(wù)耦合問題從不同方面都做了比較細(xì)致的研究，但是對于 資源分配標(biāo)準(zhǔn)研究任然不足。木文將以資源均衡方法為基礎(chǔ)，從工作量方面考慮 資源合理分配問題，最終來優(yōu)化任務(wù)執(zhí)行吋間。1資源均衡方法基本思想通常對產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)做處理的工作轉(zhuǎn)移矩陣僅考慮

6、了時間的問題，而影響任務(wù) 完工的因素有很多，比如資源數(shù)量等，這種單一的分析問題的標(biāo)準(zhǔn)顯然具有局 限性。例如:某個產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)需要5個工程師3天完成，則設(shè)計任務(wù)總的工作 量即，15天人(5x3=15)。本文從工作量方面考慮設(shè)計任務(wù)執(zhí)行總量，利用 資源均衡分配，求解最優(yōu)任務(wù)執(zhí)行時間。由于產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)環(huán)境的不確定性，任 務(wù)資源種類會有多種，不同任務(wù)資源的性質(zhì)不同，因此，它們的工作量也不能 疊加。以表1中的例子展開說明。通過上面例子我們可以看到，之前迭代的工期為15天，經(jīng)過合理資源分配后， 平均時間變成了 8天，迭代時間減小了很多，資源的合理化分配減少了產(chǎn)品設(shè) 計開發(fā)的成本。任務(wù)工期人數(shù)工作量a642

7、4b10880c97632模型的構(gòu)建在構(gòu)建模型z前，我們需要做如下假設(shè)：（1）任務(wù)的執(zhí)行都有最低資源要求；（2） 設(shè)計任務(wù)之間約束關(guān)系已知，始終不變；（3）資源和工作量線性關(guān)系變化。由工作轉(zhuǎn)移矩陣分析情況下，設(shè)計任務(wù)之間并行執(zhí)行，迭代過程的結(jié)束取決于 執(zhí)行時間最長的那個任務(wù)，因此我們可以將更多的資源分配給執(zhí)行時間最長的 設(shè)計任務(wù)，使設(shè)計任務(wù)大體趨近于一個相等值?？梢愿鶕?jù)以下迭代公式：=max£ %i=l%其中，億為第x次迭代的任務(wù)執(zhí)行吋間，w為設(shè)計任務(wù)的工作量，r表示資源可 用量。不同種資源的總量一定，由于不同任務(wù)執(zhí)行時間不同，需要找到任務(wù)執(zhí)行 時間最長的任務(wù)，對其分配更多可用資源，

8、確保所有任務(wù)執(zhí)行時間大致相同。考 慮到任務(wù)初始分配資源不同，工作量小的任務(wù)會更早完成設(shè)計任務(wù)，造成一部 分資源閑置，此時需要將閑置的資源分配給瓶頸任務(wù)，提高資源利用率。3實例分析本文引用四旋翼飛行器的設(shè)計開發(fā)過程為例對資源均衡方法在設(shè)計任務(wù)分配中 的應(yīng)用進行說明。四旋翼飛行器的設(shè)計任務(wù)主要有旋翼部分設(shè)計（任務(wù)a）、硬 件電路的設(shè)計（任務(wù)b）、飛行控制部分設(shè)計（任務(wù)c）、機身設(shè)計（任務(wù)d） o 整個設(shè)計過程涉及不同學(xué)科，主要的人力資源有:機械專業(yè)人才3、電子專業(yè)人 才b、外形設(shè)計專業(yè)人才c。表2中數(shù)據(jù)是為了方便計算假設(shè)的。表2四旋翼飛行器設(shè)計下載原表任務(wù)信息資源信息執(zhí)行時間后續(xù)abc任務(wù)a513

9、7c =任務(wù)b16212(任務(wù)c24015b5任務(wù)d2075a；4結(jié)語通過四旋翼飛行器設(shè)計開發(fā)過程分析，可以看出，資源分配初始值不同的情況 下，最長任務(wù)執(zhí)行時間決定整個開發(fā)過程完成時間。而最長任務(wù)執(zhí)行時間與最短 任務(wù)執(zhí)行時間相差很大時，閑置時間會造成資源閑置，最終影響產(chǎn)品設(shè)計開發(fā) 成本。因此，基于資源均衡思想的對產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)資源合理分配的研究很有必 要。參考文獻(xiàn)1 檀潤華產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計若干問題研究進展j機械工程學(xué)報，2003, 39 (9) : 11-16.2 陳庭貴，肖人彬基于內(nèi)部迭代的耦合任務(wù)集求解方法j 計算機集成制造 系統(tǒng)，200& 14 (12) :2375-2383.3 何立華，張連營基于資源波動成本的工程項目資源均衡優(yōu)化j.管理工程 學(xué)報，2015