基于广义设计结构矩阵的激光装置装校流程分析

棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈棈[6]暋NourelfathM,Ait-kadiD.OptimizationofSeries-parallelMulti-stateSystemsunderMaintenancePolicies[J].ReliabilityEngineeringandSystemSafety,2007,92:1620飊1626.[7]暋TianZhigang,ZuoMJ.RedundancyAllocationforMulti-stateSystemsUsingPhysicalProgrammingandGeneticAlgorithms[J].ReliabilityEngineeringandSystemSafety,2006,91:1049飊1056.[8]暋BaiDS,YunWY,ChungSW.RedundancyOpti灢mizationofk-out-of-nSystemswithCommon-causeFailures[J].IEEETransactionsonReliabil灢ity,1991,40(1):56飊59.[9]暋Ramirez-MarquezJE,CoitDW.OptimizationofSystemReliabilityinthePresenceofCommonCauseFailures[J].ReliabilityEngineeringandSys灢temSafety,2007,92:1421飊1434.[10]暋LevitinG.IncorporatingCommon-causeFailuresintoNonrepairableMultistateSeries-parallelSys灢temAnalysis[J].IEEETransactionsonReliabili灢ty,2001,50(4):380飊388.[11]ChaeKC,ClarkGM.SystemReliabilityinthePresenceofCommon-causeFailures[J].IEEETransactionsonReliability,1986,35:32飊35.[12]玄光男,程润伟.遗传算法与工程优化[M].北京:清华大学出版社,2004.(编辑暋何成根)作者简介:李春洋,男,1982年生。国防科学技术大学机电工程与自动化学院博士研究生。主要研究方向为机械可靠性、多态系统可靠性分析与优化。发表论文6篇。陈暋循,男,1964年生。国防科学技术大学机电工程与自动化学院教授、博士研究生导师。易晓山,男,1968年生。国防科学技术大学机电工程与自动化学院副教授。基于广义设计结构矩阵的激光装置装校流程分析李梦奇1,2暋谢志江1暋李冬英2暋任暋铮1暋张暋林31.重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆,400044暋暋2.邵阳学院,邵阳,4220003.中国工程物理研究院激光聚变研究中心,绵阳,621900摘要:利用设计结构矩阵(DSM)可以处理反馈和迭代运算的优点,提出包括DSM方阵和DSM长矩阵的广义设计结构矩阵,并采用该矩阵进行激光装置装校流程分析。DSM方阵体现了相同领域的元素关系,DSM长矩阵反映了不同领域的元素关系,利用广义DSM可全面、科学、有效地收集和分析基本数据。建立了分析流程的一般顺序。以片箱为例进行装校流程分析,结果验证了分析方法的有效性。关键词:设计结构矩阵;流程分析;过程;广义设计结构矩阵中图分类号:TH16暋暋暋文章编号:1004—132X(2010)02—0159—05FlowAnalysisforInstallingandCalibratingSystemofLaserDeviceBasedonExtendedDesignStructureMatrixLiMengqi1,2暋XieZhijiang1暋LiDongying2暋RenZheng1暋ZhangLin31.TheStateKeyLaboratoryofMechanicalTransmission,ChongqingUniversity,Chongqing,4000442.ShaoyangUniversity,Shaoyang,Hunan,4220003.ResearchCenterofLaserFusiony,CAEP,Mianyang,Sichuan,621900Abstract:BasedonDSMmethodwhichcanmeetfeedbackanditerate,anextendedDSMwaspro灢posedtocarryoutflowanalysisforinstallingandcalibrationsystem.ExtendedDSMincludedsquareDSMandlongDSM.ToanalyzetherelationshipbetweenthesameelementswiththesquareDSM,andtodescribetherelationshipbetweendifferentelementswiththelong-matrix,ageneralsequenceofflowanalysiswithextendedDSMwasestablished.Casestudyoffilm-boxtoflowanalysisofin灢stallingandcalibratingsystemwiththemethodverifiestheavailability.Keywords:designstructurematrix(DSM);flowanalysis;process;extendeddesignstructurematrix0暋引言装校流程分析是进行激光装置装校系统的设收稿日期:2009—05—14基金项目:“十五暠国家重大科技专项(RCLF-GL-HT-T01.2.0(2005)110)施设计、物流设计、生产计划控制的前提和依据。装校流程具有层次多、内容广、迭代多、不确定性强等特点,传统工艺方法(如装配流程图、生产过程流程图等)和过程分析方法(如甘特图、网络计划技术、IDEF3等)无法处理反馈和迭代,不能满足装校流程分析的要求。·951·基于广义设计结构矩阵的激光装置装校流程分析———李梦奇暋谢志江暋李冬英等ClicktobuyNOW!PDF-XChangeViewer!PDF-XChangeViewer设计结构矩阵(designstructurematrix,DSM)可以实现关联信息的排序、迭代和反馈,提供简洁可视的理解方法和分析复杂过程的方法[1飊2]。本文采用广义DSM进行流程分析,建立了广义DSM分析流程的一般顺序。广义DSM包括DSM方阵和DSM长矩阵,前者可用于分析相同领域的元素关系,后者可用于分析不同领域的元素关系,利用广义DSM可以全面、科学、有效地收集和分析基本数据。1暋设计结构矩阵Steward于1967年提出了设计结构矩阵的概念,并于1981年将DSM引入到设计结构矩阵分析信息流中[3飊4],麻省理工学院的Eppinger、Browning等对设计结构矩阵进行过大量研究[1,5飊8]。DSM作为分析活动之间依赖关系的有效工具而被普遍采用。DSM是关于项目的紧凑表示,有利于对复杂项目进行可视化分析[9]。DSM以N阶方阵的形式对产品开发过程进行建模和分析,用于显示矩阵中各个元素的交互关系,包含了所构成的活动及活动间的信息依赖关系。常采用X(或1)表示元素B对元素A存在依赖关系,用空格(或0)表示元素间没有依赖关系。考虑一个由两个元素(元素A和元素B)或者两个子系统组成的系统,两个元素之间的关系有三种情况:平行(parallelorconcurrent)、顺序(sequentialordependent)和耦合(coupledorinterdependent),图1所示为用有向图和DSM方式表示的元素间的关系。图1暋系统内元素关系表示Browning[1]将DSM分成静态DSM和动态DSM两类。静态DSM包括基于零部件或结构的DSM(component-basedDSM)和基于团队或组织的DSM(people-basedDSM);动态DSM包括基于行为或规划的DSM(activity-basedDSM)和基于参数或低级规划的DSM(parameter-basedDSM)。2暋广义设计结构矩阵2.1暋定义定义1暋同类元素以相同顺序排列,并分别作为行和列形成的矩阵称为DSM方阵。DSM方阵体现了同类元素之间的逻辑、时间和顺序关系,根据元素类型的不同,有对象关系方阵、过程关系方阵、属性关系方阵等。其结构形式如表1所示。表1暋DSM方阵结构元素甲元素乙元素丙元素丁元素甲甲元素乙X乙元素丙XX丙元素丁XXX丁暋暋元素之间存在层次关系,根据元素的层次结构分别建立方阵,同一层次元素形成一个方阵,所有DSM方阵构成一种树状结构,每个子矩阵分别对应着树结构中的某个子节点,每个根矩阵对应着树结构中的某个根节点。激光装置中装校对象分为组件、模块、元件、零件等,相应的对象层次关系如图2所示。图2暋激光装置装校对象层次关系定义2暋两种类型元素分别作为行和列形成的矩阵称为DSM长矩阵。两种类型的元素一种作为行、一种作为列,构成DSM长矩阵,DSM长矩阵包括对象/过程矩阵、过程/属性矩阵和对象/属性矩阵。DSM长矩阵的元素可以是反映流程的各种信息,不一定是数字。不同对象功能要求不同,处理过程也不同,以对象作为行、以处理过程作为列建立的对象/过程矩阵如表2所示。表2中NPij(i=1,2,3,4;j=1,2,3,4)表示不同对象/过程的具体内容。表2暋对象/过程矩阵结构过程A过程B过程C过程D对象甲NP11NP12NP13NP14对象乙NP21NP22NP23NP24对象丙NP31NP32NP33NP34对象丁NP41NP42NP43NP44暋暋在对象/过程矩阵中,一行表示一个对象的处理过程,一列表示某个过程所涉及的对象。在过程/属性矩阵中,“行暠反映每个对象的过程变化,·061·中国机械工程第21卷第2期2010年1月下半月ClicktobuyNOW!PDF-XChangeViewer!PDF-XChangeViewer随着过程的变化,对象的属性也发生变化,然后通过检查前后是否连贯来判断功能是否完备;“列暠体现了跟该过程有关的全部对象,反映了对不同对象同时进行操作的可能性。面向流程分析的广义DSM反映相同元素之间的关系和不同元素之间的关系。广义DSM体现的对象(N)、过程(P)、属性(A)之间的关系如图3所示。图3暋广义DSM分析范围定义3暋对矩阵行和列所表示的对象进行确定称为矩阵结构初始化。根据收集到的数据,按照广义DSM对行、列,以及行元素和列元素的定义来确定矩阵的行和列,从而建立矩阵。通过查阅相关的项目计划、设计文档、说明书及资料,或者通过向相关专家咨询、与项目的参与者进行访谈、听取相关工程师的建议等方式来确定矩阵的“行暠列表和“列暠列表。定义4暋对矩阵元素及元素顺序进行确定称为矩阵元素初始化。一般通过阅读设计文档、访问用户和工程师的方式来确定矩阵元素,或采用调查表、开会等方式来确定矩阵元素。采用调查表、开会等方式确定矩阵元素时,一般从以下4个方面进行提问:(1)What(各元素的输入/输出);(2)When(各元素输入/输出的时刻和所用时间);(3)Where(各元素输入/输出的来源与去处);(4)How(各元素输入/输出对自身或其他的影响)。收集数据是建立模型所必须的,而且是项目进度优化的基础。根据所收集的数据填写矩阵,完成矩阵的初始化。初始化过程中会增加对项目的了解程度,对系统元素进行修正和更改是非常必要