淺談大型研發(fā)項(xiàng)目界面協(xié)同的混沌控制

1、淺談大型研發(fā)工程界面協(xié)同的混沌控制摘要本文總結(jié)了大型研發(fā)工程所包含的界面類型,并針對研發(fā)工程各組織間的異構(gòu)性、信息時(shí)滯所引發(fā)的不同步問題,引入混沌理論對研發(fā)工程組織界面進(jìn)展協(xié)同控制,建立研發(fā)工程系統(tǒng)的界面協(xié)同混沌模型,分析了研發(fā)系統(tǒng)界面協(xié)同的條件和過程,闡述了對界面進(jìn)展協(xié)同控制的兩類混沌控制方法。運(yùn)用混沌理論對研發(fā)工程界面管理進(jìn)展協(xié)同控制,為研發(fā)工程界面管理創(chuàng)新提供了理論支持。關(guān)鍵詞大型研發(fā)工程;界面;協(xié)同;混沌控制大型研發(fā)工程是指涉及大量人力,消耗宏大財(cái)力、物力,需要多組織協(xié)作研制,且往往是跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的復(fù)雜性巨系統(tǒng)。最為典型的是國家級重大科技工程,包括?國家中長期科學(xué)和技術(shù)開展規(guī)劃綱要(

2、20222022年)?提出的16個(gè)國家重大科技專項(xiàng),以及“863方案、“973方案等所涉及的重大科技專項(xiàng)。由于研發(fā)工程是動態(tài)創(chuàng)新過程,具有不確定性、模糊性和重復(fù)性。在工程研發(fā)過程中,各子系統(tǒng)之間、整個(gè)系統(tǒng)和子系統(tǒng)之間、子系統(tǒng)和外界環(huán)境之間都存在著復(fù)雜的信息的傳遞和交換,其傳遞和交換方式對研發(fā)進(jìn)度和本錢有非常大的影響。對總系統(tǒng)的整合者和控制者而言,界面協(xié)同控制問題是其面臨的主要管理問題。通過有效的界面協(xié)同控制,促使組織間研發(fā)活動同步,是保證實(shí)現(xiàn)研發(fā)目的的重要手段之一。1大型研發(fā)工程界面要素大型研發(fā)工程構(gòu)成多維界面網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),系統(tǒng)內(nèi)部的界面是各異構(gòu)組織間進(jìn)展信息溝通和傳遞、組織間關(guān)系交互作用的區(qū)域。

3、研發(fā)工程界面可分為三種形式。1.1過程界面又稱為流程界面,通常指研發(fā)工程從論證立項(xiàng)開始,到工程完成的整個(gè)研發(fā)周期各階段之間所具有的界面。郭斌等把研發(fā)過程中的界面分為RD/RD界面,研究、開發(fā)界面和設(shè)計(jì)、制造工程界面。過程界面與時(shí)間有較大關(guān)系。隨著工程的進(jìn)展,技術(shù)和產(chǎn)品形態(tài)也逐漸由抽象轉(zhuǎn)為詳細(xì)。不同的研發(fā)工程,其流程不盡一樣,大型研發(fā)工程,往往采用階段門體系開發(fā)方式,即在每一個(gè)階段完畢,下一個(gè)階段開始之前,需要進(jìn)展階段性回憶,以檢驗(yàn)階段性的成果是否滿足預(yù)先設(shè)定的需要,下一階段的開發(fā)條件是否具備,以作出繼續(xù)或放棄的決策。這種方式將連續(xù)的開發(fā)活動人為地分解為離散的階段。1.2任務(wù)界面任務(wù)界面是由于所

4、要開發(fā)的產(chǎn)品構(gòu)造或技術(shù)的特性差異所產(chǎn)生的界面。大型工程的任務(wù)要素組成不同的任務(wù)包,形成任務(wù)層級。在進(jìn)展研發(fā)時(shí),任務(wù)要素呈現(xiàn)串行、并行、獨(dú)立等關(guān)系。(見圖2)由于研發(fā)任務(wù)與客戶的需求有關(guān),并建立在不斷創(chuàng)新開展的根底上,任務(wù)自身具有許多技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn),因此,研發(fā)過程中受到外部環(huán)境和內(nèi)部開發(fā)狀態(tài)的雙重影響,造成任務(wù)界面在初始階段的模糊性和不確定性。1.3組織界面研發(fā)工程的載體是各種不同的組織。由于追求利益的不同,導(dǎo)致在合作過程中,在研發(fā)任務(wù)和資源分配、信息傳遞和共享、利益的共享等方面形成互相作用關(guān)系。對與研發(fā)工程規(guī)模不同,所構(gòu)成的界面形式和作用關(guān)系不同。對于大型研發(fā)工程而言,既包括獨(dú)立的研發(fā)實(shí)體,也包括

5、政府、中介等組織,它們在研發(fā)中所起的作用各不一樣,構(gòu)成了復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)組織系統(tǒng),分別形成了互相作用界面。見圖3。大型研發(fā)合作工程的組織界面具有固定性,即研發(fā)工程和參與者一經(jīng)確立,即客觀存在,組織之間形成的互相依賴關(guān)系是穩(wěn)定而不易變化的。而研發(fā)的過程和階段不同,信息、技術(shù)狀態(tài)等不斷發(fā)生變化導(dǎo)致了界面交互作用的變化。因此,研發(fā)工程本身界面也是多樣化的。研發(fā)交互活動既是子系統(tǒng)之間信息的一種傳遞與互動的過程,雙向反復(fù)的演進(jìn)過程;也是系統(tǒng)之間互相作用、互相協(xié)調(diào)同步過程。不同組織在不斷接收和釋放信息,使得系統(tǒng)級管理者在技術(shù)形態(tài)演進(jìn)的過程中不斷尋求一種同步的平衡狀態(tài),找到組織之間界面作用的互相匹配形式。2研發(fā)工

6、程系統(tǒng)的界面協(xié)同混沌模型對復(fù)雜研發(fā)工程網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的界面控制主要表達(dá)在:系統(tǒng)管理者通過分析影響研發(fā)子系統(tǒng)研發(fā)各項(xiàng)因素,尋找一種對系統(tǒng)各要素優(yōu)化的方法,使各子系統(tǒng)通過協(xié)作進(jìn)步研發(fā)的速度和效率。根據(jù)研發(fā)工程模糊性和不確定性的特點(diǎn),作為非線性核心理論的混沌理論是解決大型研發(fā)工程系統(tǒng)界面協(xié)同控制問題的有效工具。混沌是在一個(gè)確定的系統(tǒng)中出現(xiàn)的“貌似隨機(jī)的運(yùn)動,是有序與無序的統(tǒng)一,確定性與隨機(jī)性的統(tǒng)一?；煦缦到y(tǒng)是一個(gè)非周期性的動力學(xué)過程,并且對初值呈敏感的依賴性,提醒了貌似隨機(jī)的現(xiàn)象背后可能隱藏的簡單規(guī)律,以求發(fā)現(xiàn)一大類復(fù)雜問題普遍遵循的共同規(guī)律性。研發(fā)工程組織系統(tǒng)的各子系統(tǒng)具有相對獨(dú)立性和各自的特定功能及運(yùn)

7、行目的。對大型研發(fā)工程而言,研發(fā)活動所必需的條件,如資金、技術(shù)、人才、設(shè)施、政策、市場等分散在不同的子系統(tǒng)中,為不同的子系統(tǒng)所擁有。系統(tǒng)內(nèi)各組織的差異性較大。因此,假設(shè)將研發(fā)組織系統(tǒng)抽象成一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò),各子系統(tǒng)抽象成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn),那么各節(jié)點(diǎn)具有不同的構(gòu)造,其動力學(xué)行為也有一定的差異,這樣組織間在傳遞信息時(shí)會出現(xiàn)時(shí)滯。這里我們選擇國內(nèi)學(xué)者提出的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造互異的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)混沌同步方法,建立研發(fā)系統(tǒng)界面協(xié)同模型?；煦缋碚撝械幕煦缤脚c控制是通過利用一個(gè)混沌系統(tǒng)的混沌信號來驅(qū)動和控制另外一個(gè)混沌信號,最終兩個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)可以趨于一致。假設(shè)研發(fā)工程系統(tǒng)具有個(gè)子系統(tǒng),每個(gè)子系統(tǒng)可抽象成一個(gè)節(jié)點(diǎn)。根據(jù)混沌理論,研

8、發(fā)工程是一個(gè)混沌系統(tǒng),每個(gè)子系統(tǒng)也可看成是具有不同內(nèi)部構(gòu)造的混沌子系統(tǒng)。因此,各節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)方程是異構(gòu)造的混沌系統(tǒng),那么在不考慮其他子系統(tǒng)的作用時(shí),子系統(tǒng)i的狀態(tài)方程可表示為:3界面協(xié)同混沌控制方法界面協(xié)同混沌控制就是根據(jù)不同的需要,從研發(fā)活動混沌行為中選出所需的周期信號或非周期信號,并對其實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的有效控制。大型研發(fā)工程中大量子系統(tǒng)集體的、自發(fā)的、自動的協(xié)同合作效應(yīng),是系統(tǒng)自身內(nèi)部各要素矛盾運(yùn)動的結(jié)果。研發(fā)系統(tǒng)混沌發(fā)生的內(nèi)因是研發(fā)系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)(或要素)之間及內(nèi)部子系統(tǒng)(或要素)和外部要素之間的非線性互相作用機(jī)制,外因那么是其周圍的環(huán)境條件。諸多學(xué)者提出了實(shí)現(xiàn)混沌控制的方法。對于大型研發(fā)工程

9、,界面協(xié)同混沌控制方法有兩大類型。第一類是通過恰當(dāng)?shù)目刂剖侄渭巴緩?有效地抑制混沌行為,使李雅普諾夫指數(shù)下降進(jìn)而消除混沌。研發(fā)系統(tǒng)混沌所帶來的宏大波動,將使研發(fā)結(jié)果與預(yù)先設(shè)定的目的嚴(yán)重背離,使整個(gè)研發(fā)系統(tǒng)陷入混亂狀態(tài),對研發(fā)進(jìn)度、質(zhì)量和本錢均造成不利影響,對此應(yīng)有效地抑制或消除混沌。對信息重疊程度較高的研發(fā)活動,加強(qiáng)交互的頻次,即通過過程控制降低界面強(qiáng)度,進(jìn)步界面密度。假設(shè)產(chǎn)生子系統(tǒng)研發(fā)偏向,迅速通過子系統(tǒng)間局部協(xié)調(diào),加快或減緩研發(fā)速度,使系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定。這種控制方式主要利用混沌系統(tǒng)的本質(zhì)特征,如對于初始點(diǎn)的敏感依賴性,來穩(wěn)定已經(jīng)存在于系統(tǒng)中的不穩(wěn)定軌道。其優(yōu)點(diǎn)在于不需要使用除系統(tǒng)輸出或狀態(tài)以外

10、的任何有關(guān)給定被控系統(tǒng)的信息,不改變被控系統(tǒng)的構(gòu)造,具有良好的軌道跟蹤才能和穩(wěn)定性。其缺點(diǎn)在于要求一個(gè)比較準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型和輸入目的函數(shù)或軌道。對于研發(fā)工程,那么需要以往相似程度較高、管理過程數(shù)據(jù)齊全的研發(fā)工程資料,協(xié)調(diào)本錢相對較高。第二類是選擇某一具有期望行為的軌道作為控制標(biāo)。一般情況下,在混沌吸引子系統(tǒng)中的無窮多不穩(wěn)定的周期軌道常被作為首選目的,其目的就是將系統(tǒng)的混沌運(yùn)動軌跡轉(zhuǎn)換到期望的周期軌道上,使混沌系統(tǒng)可以在極短的時(shí)間在許多不同的行為方式之間進(jìn)展轉(zhuǎn)換。在系統(tǒng)內(nèi)部可利用一個(gè)混沌子系統(tǒng)來擾動其他子系統(tǒng),以使它們產(chǎn)生協(xié)同現(xiàn)象。這種反響控制主要利用一個(gè)小的外部擾動,如一個(gè)小驅(qū)動信號、噪聲信號、常量偏置或系統(tǒng)參數(shù)的弱調(diào)制來控制混沌。根據(jù)“混沌運(yùn)動背后隱藏著確定秩序的觀點(diǎn),系統(tǒng)管理者可以通過誘導(dǎo)隨機(jī)性“漲落即混沌