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基于CPM的零件多关联更改传播风险预测

更新时间:2009-03-28

0 引言

在产品设计开发过程中,由于各种不确定因素如设计需求变化、质量出现问题、产品更新换代等,使得对零件的设计更改不可避免。由于产品构成呈现多维度、多关联等特点,某一零件发生更改往往会导致更改传播现象,即对产品某个零件的设计更改,在大多数情况下,都会触发系统中一系列连锁关联更改[1]。如果能够在更改传播之前有效预测各零件的更改风险并加快响应速度,对于提升企业竞争性具有重要的意义。

近年来,国内外领域学者围绕更改传播风险做了大量研究。文献表明,更改通常借由元素间的关联关系进行传播。例如,杨帆等[2-3]建立了产品特性关联网络模型,并基于该模型研究了更改传播路径搜索;刘晓健等[4]研究了产品设计更改在弱连接结构上的传播;宫中伟等[5]提出基于经验的工程变更传播路径预测方法。与此同时,基于关联关系分析更改传播风险一直是更改传播研究的重点。Clarkson等[6]采用更改发生概率与更改发生影响度两个因素对零件更改传播风险进行了预测,构建了更改预测方法(Change Prediction Method, CPM);Hamraz等[7-9]对该方法进行扩展,将其从单一零件域扩展到了多个域,包括功能域、行为域、零件域,将零件间的关联关系获取从经验上的断定推进到了基于功能、行为层面上的演化映射。

本文在上述研究基础上,基于CPM方法对零件更改传播风险做了进一步研究。在风险预测时,综合考虑零件间的多关联关系,既包括了零件间纵向的功能关联关系,又引入了零件间横向的结构关联关系,同时从两个关联维度搜索更改传播路径;进而融合直接关联传播、间接关联传播两种模式获取零件更改传播风险,系统地评估受更改传播影响后的各零件风险值。

为分析不同概念词与属性词下各反应时指标和敏感性指标之间的关系,进一步对数据进行了配对样本t检验,结果见表6.

1 基于CPM的更改传播及风险分析

1.1 基于CPM的更改传播模型

产品中零件的更改通常会发生更改传播现象,而更改传播路径则借由零件间的多种关联关系来表征。

式中:lB,ClC,A分别为零件B到C、零件C到A的直接更改发生概率。

 

在产品更改传播过程中,为了采用DSM表征零件间关联关系的矩阵形式,对传统DSM进行改变,构建了基于CPM的更改传播矩阵模型。该模型保留了原有DSM表征关联关系的矩阵形式,但对行、列元素进行了扩展定义,其中列元素表示更改发起零件,行元素表示受更改传播影响零件,对角线单元格表示零件本身,非对角线单元格表示对应的行、列零件间具有更改传播的直接关联关系,如图2所示。例如,零件A发生更改后,直接引发零件B可能发生相应的更改。但零件B最终是否发生更改,一方面取决于零件A的更改程度,另一方面取决于零件B对零件A变化的敏感度。

基于CPM的更改传播矩阵模型集更改传播关联关系表征和更改传播过程分析于一体,在更改传播过程中,通常存在直接关联传播模式和间接关联传播模式两种关联关系传播模式。

直接关联传播指某一零件A发生更改后,直接传播到与其关联的零件B的传播模式,例如图2中的A→B;间接关联传播指零件A发生更改后,至少要经过一个中间零件才能传播到零件B的传播模式,例如图2中的A→C→B,A→D→B,A→C→D→B。

针对当前江苏高校科技成果转化效率较低的问题,完善高校、科研院所分类考核评价机制,把科技成果转化、产学研协同创新作为重要考核指标。借鉴上海市经验,引导高校院所建立技术转移机构,建立职务科技成果披露制度,完善技术转移服务人员的职称评定、收入分配等制度。借鉴浙江省的先进做法,探索科技经纪人试点工作,组织南京大学、东南大学、苏州大学等研究型大学面向江苏选派科技经纪人,促进高校科技成果的产业化[7]。

 

综合上述两种关联关系传播模式,基于CPM的更改传播矩阵模型可以搜索获取到零件A到零件B的更改传播路径,如图3所示。

 

1.2 基于CPM的更改传播风险

某一零件发生更改引发更改传播现象时,会增加产品研发或改进时的风险。基于CPM的更改传播风险(r|risk)综合采用更改发生概率(l|likelihood)与更改发生影响度(i|impact)两个因素来表征更改传播风险。更改发生概率指某一零件发生更改,导致与其关联的其他零件发生更改的平均可能性,取值在[0,1]之间;更改发生影响度指更改传播到某一零件,该零件发生相应设计更改的程度,取值在[0,1]之间。对于上述两个参数,值越接近1,说明相应的更改发生概率及更改影响度越大,从而引发的更改传播风险就越大。应用上述两个参数表征更改传播风险:

r=l×i

(1)

零件更改传播既包括直接关联模式传播也包括间接关联模式传播,而零件更改传播风险通常是指在上述两种更改传播模式后,更改零件对受更改影响零件所产生的综合风险。

在更改传播过程中,获取间接更改发生概率时运用了并运算法则(∪),例如图4零件A→B更改传播树的纵向分支A→C→B的间接关联更改传播中,A到B的间接关联更改发生概率计算如式(2):

lB,ClC,A=lB,C*lC,A

(2)

大量文献表明,设计结构矩阵(Design Structure Matrix, DSM)是有效表征元素间关联关系的结构化模型,它是由排列顺序相同的行列元素构成的正方形矩阵,用于显示矩阵中各元素间的交互关系。对于基于结构的DSM,其中行、列元素表示产品的组成零件,对角线单元格表示零件本身,非对角线单元格表示对应行列元素之间的联系,如图1所示。其中“ⅹ”表示零件B-A,C-B,D-A等之间具有关联关系。

在零件A→B的更改传播树中,获取横向不同分支的综合更改发生概率时运用了交运算法则(∩),例如图4零件A→B与零件A→C综合更改发生概率计算如式(3):

试验设在盐城市大丰区草堰镇草堰村一组肖金龙承包田,黄砂土。土壤理化性状:有机质:1.42%,速效磷:7.07 mg/kg,速效钾:165.4 mg/kg,pH值8.1。

lB,AlC,A=1-(1-lB,A)*(1-lC,A)。

(3)

式中:lB,AlC,A分别为零件A到B、零件A到C的直接更改发生概率。

2013年全省水利系统在河南省委、省政府的坚强领导和水利部的精心指导下,重点水利项目建设高潮迭起,民生水利加快推进,水利管理继续加强,水利改革不断深化,为全省粮食产量实现“十一连增”、促进经济社会又好又快发展奠定了扎实基础。

 

对于图5中的更改传播树图,综合其直接关联模式与间接关联模式传播,最终的综合更改传播风险计算如式(4):

rB,A=1-Π(1-ρB,U)。

(4)

(1-lD,A×lB,D×iB,D)。

 

通过式(2)、(3)、(4),得到更改传播树图5中零件A到零件B的更改传播风险,计算如式(5):

rB,A=1-Π(1-ρB,U)

膜片弹簧离合器主要由离合器盖、膜片弹簧、压盘、从动盘、分离装置5个零部件构成。5个零部件之间既有功能间的关联,也有结构间的关联,其多关联关系如图14所示,相应的多关联更改传播矩阵如图15所示。图15中膜片弹簧离合器多关联更改传播量化矩阵单元格中的数据由更改发生概率l和更改发生影响度i两个参数构成,表示为(li)。根据上述两个参数的具体含义和取值要求,图15中的数据由专家打分获取。

iB,C)×(1-lD,C×lB,D×iB,D)]×lC,A

式中ρB,U为各个分支中零件B的更改传播风险。

林光元提出,传教士所传天主教可以拯救世人,更愿意将“点化之术”传授给世人,然而世人却不受教,他描绘了世间中七种需要点化的人:

(5)

2 零件多关联更改传播综合风险分析

产品内部零件间的关联关系具有多维性和复杂性等特点。零件间不但横向上存在结构上的约束关联,而且纵向上存在功能上的映射关联。在进行更改传播风险预测时,需要综合分析这两个维度上的关联关系,进而对更改传播综合风险进行计算。

2.1 基于约束的零件—结构关联及更改传播

基于约束的零件—结构关联是横向关联,指两个或两个以上零件由于直接接触而形成的相互制约的约束关联关系,它是为了实现结构的组合、功能间的联结、接口的匹配而由设计人员建立起来的人为关系,具有直观、显性等特征。例如,在轴孔过盈配合的结构关联约束中,要求轴的外径略大于孔的内径。基于约束的零件—结构关联可以表示为R(C1C2,…,Ci,…,Cn)≥0,其中Ci为受约束零件,R为具体的约束表现形式。R(C1C2,…,Ci,…,Cn)的取值反应了结构关联关系是否被满足,如果R(C1C2,…,Ci,…,Cn)≥0,则满足约束,否则不满足约束。零件—结构关联的表示方法及示例如图6所示。

 

由于零件间的关联具有多维性的特点,基于上述分析,本文将零件间的关联分为两类:①基于约束的零件—结构关联;②基于映射的零件—功能关联(如图9)。综合上述两个维度的关联,对图9中的产品构建其零件多关联更改传播矩阵,如图10a所示。图中:F表示功能,R表示结构约束,C表示零件。对角线矩阵FF表示功能层面上的功能—功能关联,RR表示结构层面上的约束—约束关联,CC表示零件层面上的零件—零件关联,CF表示零件—功能关联,CR表示零件—结构关联,矩阵FCRC分别为矩阵CF,CR的转置矩阵。考虑到功能层中的功能与结构层的约束之间没有直接关联,将矩阵FR及转置矩阵RF的值设为0。

其中:为常数;G为桩周土体的剪切模量;r0为桩的半径;rm为桩的影响半径,Randolph[17]研究得到,rm可用桩长l和泊松比表示v,rm=l(1-2.5v)。

 

2.2 基于映射的零件—功能关联及更改传播

根据图16和式(4),计算可得压盘C3的更改对膜片弹簧C2的更改传播风险为

对于某一产品,包含5个零件及4个零件—功能关联,如图8所示,该产品基于CPM的零件—功能关联及其更改传播矩阵可表示为:

 

2.3 零件多关联更改传播风险模型

对于某一产品,包含5个零件及3个零件—结构约束,如图7a所示。该产品基于CPM的零件—结构关联及其更改传播矩阵如图7b所示。

 

假设产品中的某一零件发生更改,该更改将通过两个维度进行传播,即“零件—功能关联传播”与“零件—结构关联传播”,从而获取更改传播路径,如图10b所示。

 

以零件多关联更改传播矩阵为模型进行零件多关联更改传播风险预测,首先需要将影响更改传播风险的两个因素,即更改发生概率与更改发生影响度作为参数来量化更改传播矩阵,矩阵单元格中的值由两个参数构成(XY),X表示更改发生概率,Y表示更改发生影响度。为了方便说明,假设如下:对于图9中零件的多关联更改传播矩阵,更改发生概率X均设为0.3,更改发生影响度Y均设为0.5;各个功能元素之间无联系;各个约束之间无联系,如图10所示。在具体产品中,需根据实际情况为各个元素(XY)赋予准确的值,且需建立功能元素之间、约束元素之间具体的关系。

在进行零件多关联更改传播风险预测时,依据文献[6]的结论,更改传播通常不超过4步,本文以4步传播为限。根据图11中参数的取值及更改传播风险公式(4),计算出零件间多关联更改传播风险矩阵,如图12a所示。以零件C2为例,当C2发生更改后,通过4步更改传播,对其他零件C1C3C4C5的更改传播风险按优先级排序,如图12b所示。

由图12b知,零件C2对零件C4的更改传播风险最大,风险值为0.16,根据图11可搜索获取其更改传播路径图13所示。

 
 
 

3 实例研究

下面以文献[10]中介绍的膜片弹簧离合器设计为例,讨论其零件多关联更改传播矩阵的构建以及更改传播风险预测。在以内燃机为动力的汽车机械传动系中,作为一个独立的总成,离合器布置在发动机与变速器之间,用来切断或接合动力的传播[10]

=1-(1-lB,A×iB,A)×{1-[1-(1-lB,C×

古埒城主王杲是女真部落的头领,他一听女真人受欺负,急眼了,就带着一伙儿人,骑着马,闯进抚顺关马市,见着守边收税的明军就杀,杀红眼了,最后连交易的汉民也杀,抢走了他们的马匹和物品,占领了马市。把那些手无寸铁的抚顺关内的汉人,吓得一个个不知怎地好,私底下就给王杲起了个外号儿:“王老杲子”。所以说呢,当地人平时就用这话吓唬小孩儿,小孩儿一听,王老杲子来了,一声不敢哭,也不敢叫。

根据图15所示的更改传播量化矩阵,以压盘C3的更改为例,可以获取其在经过4步更改传播后对膜片弹簧C2的更改传播路径、前3步更改传播中各零部件之间的更改发生概率、第4步更改传播中两零部件之间的更改发生概率和更改发生影响度,如图16所示。

 
 
 

由功能—结构原理可知,产品的零件是功能映射的结果。零件是实现功能的物理结构单元,因此功能对其映射下的零件具有约束性,实现同一功能的各个零件间的功能关联不能被忽略。不同于结构关联的直观、显性,功能关联时常呈现出抽象、隐性等特点。零件—功能关联由物理定律确定,反映了零件间的本质联系。基于映射的零件—功能关联可以表示为F(C1C2,…,Ci,…,Cn),其中F为产品功能,Ci为实现功能的零件。

猫科动物喜欢逗猫棒,不是因为“卖萌”,而是因为捕猎的天性,它们对快速移动的物体有极大的兴趣。对于所有猫科动物来说,尾巴除了可以探测距离,保持身体平衡之外,还是天生的逗猫棒,可以训练幼崽的捕猎能力。

铁:为预防缺铁性贫血,妊娠期每天铁的推荐摄入量为:孕早期20毫克,孕中期24毫克,孕晚期29毫克。保证每天摄入红肉100-150克,每周摄入1-2次动物血和肝脏,每次20-50克。

rC3,C2=1-∏(1-ρC2,U)

=1-[1-0.2×(0.6×0.8)]×

[1-0.8×0.1×0.1×(0.2×0.6)]×

[1-0.5×(0.9×0.8)]=0.42。

采用同样的方法计算获得压盘C3的更改对离合器盖C1的更改传播风险为0.06,对从动盘C4的更改传播风险为0.13,对分离装置C5的更改传播风险为0.19。因此,当压盘C3发生更改后,其对离合器盖、膜片弹簧、从动盘、分离装置的更改传播风险按优先级排序如图17所示。

 

以此类推,对膜片弹簧离合器中的离合器盖C1、膜片弹簧C2、从动盘C4、分离装置C5依次进行更改,计算获取其对其他各个零部件的更改传播影响,构建出膜片弹簧离合器的多关联更改传播风险矩阵,如图18所示。

 

4 结束语

本文基于CPM对零件多关联更改传播风险预测进行了研究,在融合了两个维度关联关系的基础上,构建了零件多关联更改传播矩阵。以此矩阵为基础,提出了基于CPM的零件多关联更改传播风险预测算法用以计算受更改传播影响的各零件风险值及风险优先级。

在电厂的维护工作上,要建立完善的管理制度。进而对电气设备进行优质管理。制度中主要包括电气设备的检修与维护周期,维护方法以及维护的注意事项等。进而有效地保证电厂电气设备的正常运行,提高电气设备的运行效率。下面就相关设备的维护做简要论述。

(1)梳理了零件间复杂的、多维的关联关系,将其按两个维度进行划分,分别为“纵向的零件—功能关联”与“横向的零件—结构关联”。融合这两类关联,构建了零件多关联更改传播矩阵。

应该区分病理性黄疸和母乳性黄疸。病理性的主要是新生儿溶血(黄疸在出生24小时内出现尤其要注意)、肝炎和肠梗阻等。母乳性黄疸不要紧,可以吃点益生菌(金双歧或培菲康)。中药用茵栀黄口服液或颗粒剂,药店没有出售,可以请医生开。

(2)面向两维度的更改传播路径,基于CPM对直接关联传播与间接关联传播进行综合运算,获取零件间的更改传播风险,构建零件间多关联更改传播风险矩阵。

(3)基于零件间多关联更改传播风险矩阵,分析某一零件更改时,其余各零件受更改影响的风险优先级,为后续零件的更改设计方案提供风险评估及更改路径回溯[11-13]

本文从零件的多关联关系角度研究了零件更改传播的风险,但目前该研究仅讨论了一个零件发生更改后通过其多关联关系对其它零件产生的更改传播风险,没有考虑多个零件同时发生更改后的更改传播风险情况。在后续的研究中将深入讨论多个零件同时发生更改后其更改传播的综合风险预测方法。

本研究所有的研究对象均为2016年到2018年我院血透中心的所有医护人员,共计选择15名护理人员进行分层管理,根据《护士岗位管理实施方案》的相关规定,并且根据我科的实际情况对于血液透析室的护理人员岗位管理制度进行制定,通过合理的方案进行落实,对于各个层级护理人员岗位职责和工作要求进行落实。

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荆洪英
《计算机集成制造系统》2018年第04期文献

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