● 摘要
为提升企业的市场竞争力，快速的市场响应及新产品开发能力十分重要，而产品的设计流程管理更是其中的关键环节。因此，对设计流程进行优化管理具有重要的理论及现实意义。设计结构矩阵作为产品设计流程优化的有效工具，从上世纪八十年代以来备受人们关注，不少学者对其进行了研究。本文在总结国内外研究的基础上，从数字化设计结构矩阵的建立、优化到优化结果与传统的项目管理技术的有效结合，实现了复杂产品设计流程的系统优化。主要研究内容如下：1、介绍了国内外研究状况，提出了基于耦合反馈强度的数字化设计结构矩阵，详细讨论了设计结构矩阵的有关计算（层次划分、带状识别、排序优化）。2、以提出的数字化矩阵为优化对象，结合遗传算法，建立起了包含信息反馈强度、信息交叉点、信息反馈距离以及设计活动的费用、时间等因素的多目标函数，并对目标函数进行了优化。在Visual C++环境下，将上述算法用C语言编码实现。将新算法与已有的优化算法在优化对象、目标函数、进化算法、最佳适应度值、搜索效率等方面进行了一系列对比，结果表明新优化算法的效率更高（是已有算法的4倍以上），优化结果更有效（具有更少的总设计时间及费用）。3、以上述优化结果为对象，经过耦合模块的识别、合并、分解，将其转化为了等效的无耦合反馈的设计结构矩阵。以此无反馈的设计结构矩阵为基础，与传统的项目管理技术CPM及甘特图相结合，对设计流程的进度进行了有效的管理、控制。4、将上述优化方法用于具体的案例，对某型号飞机的设计流程进行系统优化。案例分析表明，优化结果显著，设计时间及费用均降低为原来的1/10，信息反馈点降为原来的1/3，完全取消了信息交叉点（原有20个交叉点），信息反馈距离降低为原来的1/8。通过优化，有效地降低了设计过程管理难度，提高了设计效率及质量。总之，本文主要创新点如下：1、提出了包含众多优化因素的新多目标函数，实现了数字化设计结构矩阵的多目标优化。2、开发出了实用的小型设计结构矩阵优化应用软件。3、将优化后的设计结构矩阵按照提出的转换规则转化为等效的矩阵，同时与传统项目管理技术相结合，最终实现了整个设计流程的系统优化。