题目：产品与过程的集成开发技术研究

随着科学技术的发展，客户对产品的性价比要求越来越高，而且要求响应市场的速度要快，对产品的开发过程、开发环境和开发控制提出更高要求。复杂工程产品开发是众多人员、工具、资源综合的过程，产品与过程的集成开发技术是其应遵循的普遍规律。本文以复杂工程产品开发需求为出发点，详细研究了集成产品与过程开发技术构成系统工程管理技术框架的基本要素，建立集成化、系统化开发过程，并建立多层次、多领域的集成化开发环境相支持，分析系统化、层次化的过程控制，为工程设计人员提供一个统一、集成框架进行开发活动，提升产品设计水平，保证产品质量。本文的主要内容如下：1）提出集成产品与过程开发技术的层次化结构和工程化理念，指出在各个层次上应完成的任务和目标。在给出系统工程相关概念基础上，明确集成产品与过程开发与并行工程、协同设计等先进设计思想的区别与联系。分析了集成开发过程、开发平台、过程规划的研究现状。2）建立实施系统工程理论的产品与过程的集成开发技术的立体化框架，实现复杂产品开发的阶段化、集成化，使产品开发在整个生命周期各个环节都具有可控性。通过高层、工作层、项目实施层的三层设计，以及项目实施层分阶段管理和推进，建立IPPD基于产品结构层次的四维框架，即建立从上到下系统化控制；在项目实施层，建立各阶段从分析需求、制定标准到开发实施，再到决策评审的需求驱动、基线控制的开发管理过程；以及建立阶段内“分析、求解、验证”的系统工程过程控制的求解过程。分析了集成开发螺旋上升的全生命周期平衡的开发过程，并且在开发过程的各个状态点实现产品数据与过程数据的集成。给出状态点的信息构成，以及在集成开发过程中的产品与过程集成演进的策略。3）对集成开发环境进行需求分析和总体设计，利用开放式系统设计方法，从可操作体系、系统功能体系、技术体系三个层面建立支持集成产品与过程开发的环境。建立可操作活动结点与系统支持的活动、系统组成与完成的功能之间的关系，从而实现所设计系统功能与系统支持完成的活动之间的映射关系。采用模块化设计思想，使系统具有最大的柔性，并具有集成性、以网络为中心的特性。4）集成环境的运行采用了系统工程控制、开发过程运行分析、工作流引擎三层的系统化控制策略，保证集成开发过程得以正确执行。上层的系统工程运行控制，通过设定关键的决策评审点，保证开发过程的全生命周期平衡演进；中间层的开发过程运行分析，是针对产品开发过程中最复杂的设计过程，建立基于不确定性的过程模型，使用粒子群算法与遗传算法相结合的算法，实现耦合过程的优化，提高过程运行效率；由于表示不确定性的概率值的存在，在底层的工作流引擎中建立过程规则以避免出现无效的过程，实现过程的自动正确执行。5）在需求分析、总体体系结构设计的基础上，给出集成环境实现的关键技术和方法，以及软件实现的主要类及其关联关系和主要数据类型的定义。以卫星星座系统设计为例，在分析设计任务需求的基础上建立集成开发过程，建立了系统方案设计及概念设计模型，通过原型系统实现了开发过程优化与执行，初步验证了本文提出的框架和模型。