协同设计中基于DSM过程重构的研究

２００６年５月　中国工程科学　ｌｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｍａｙ　２００６　第８卷第５期　Ｖ０１．８　Ｎｏ．５　协同设计中基于ＤＳＭ过程重构的研究　徐路宁　，张和明　，张永康　（１．清华大学国家ＣＩＭＳ工程技术研究中心，北京　１０００８４；　２．江苏大学机械工程学院，江苏镇江　２１２０１３）　［摘要］　将设计结构矩阵方法应用到复杂产品的协同设计开发过程中，通过分析设计行为之间的信息交互获　得ＤＳＭ的量化表达，利用图论中的强连通分支问题算法识别耦合活动集，并在此基础上根据ＤＳＭ重构原则对　ＤＳＭ进行模块化的过程重构，同时对块内设计任务进行聚类、撕裂，获得协同设计开发过程中的优化重组，为　复杂产品的设计开发提供了有效的解决方法，并通过实例说明了该方法的实用性。　［关键词］ＤＳＭ（设计结构矩阵）；过程重构；耦合；撕裂　［文献标识码］Ａ　［文章编号］１００９—１７４２（２００６）０５—００５２—０５　３）清华大学ＣＩＭＳ中心提出的一系列的产品　［中图分类号］ＴＰ３１５　１　引言　复杂产品的协同设计体现在不同领域专家知识　的综合，协同设计的任务是协调各部件开发与总产　开发过程集成多视图建模方法，包括ＤＦＤ，ＳＡＤＴ，　ＩＤＥＦ，ＣＩＭＦｌｏｗ系统，Ｔ／Ｌ模型和ＩＥＭ方法等　Ｊ，　较好地反映了产品设计过程方面的信息。　“设计结构矩阵”（ｄｅｓｉｇｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｍａｔｒｉｃｅｓ，ＤＳＭ）　方法最初由Ｓｔｅｗａｒｄ提出　，用来描述活动之间的　联系。该方法经过多年的发展，已成功地应用于任　务规划领域，在产品模块化设计以及族类分析中也　对该方法进行了一些探讨，但缺乏其在复杂产品多　领域协同设计中的研究与应用。　笔者在分析设计结构矩阵信息交互的基础上，　品之间的关系。协同设计产品开发的本质是过程重　构。在实施协同设计时，必须先对现有的产品开发　流程进行深入分析，找到影响产品开发进展的根本　原因，重新构造一个能为相关各方接受的新模式。　多领域的协同设计主要强调产品开发过程中的　物理、功能、信息、资源、组织、过程和决策等方　面的协调，对于设计中的过程重构，目前采用的建　模技术和解决方法有：　利用图论中的强连通分支算法确定耦合子集，将　ＤＳＭ模块化，在此基础上对ＤＳＭ中的设计模块进　行聚类、撕裂，完成ＤＳＭ的过程重构，实现复杂　产品协同设计开发过程的优化重组，并通过实例说　明该方法的实用性。　１）美国弗吉尼亚大学的ＣＥＲＣ采用了一种形　式化方法　Ｊ，把协同设计的活动分为５类，通过这　５类活动，为简化和优化产品开发过程提供解决方　案；通过分解关键路径来缩短产品的开发周期。　２）Ｅｐｐｉｎｇｅｒ等人利用结构化建模方法来划分　设计活动、规划设计过程　］，其优点是可以与通用　２设计结构矩阵方法　２．１设计结构矩阵的概念　设计结构矩阵（ＤＳＭ）是以矩阵的形式对产品　的ＩＤＥＦ图等方法结合，缺点是没有揭示问题的本　质，设计活动的划分在很大程度上是根据经验，结　论带有随意性。　【收稿日期］　２００５—０６—０３；修回１５１期２００５—０８—２２　开发过程建模，进行并行协同产品设计规划，设计　［基金项目】　国家自然科学基金资助项目（６０２７４０４４）；国家“八六三”高技术研究发展计划资助项目（２００２ＡＡ４１１３２０）　［作者简介】　徐路宁（１９７７一），女。江苏镇江市人，江苏大学博士研究生，主要研究方向为ＣＡＤ／ＣＡＭ与并行工程协同设计　维普资讯 http://www.cqvip.com

第５期　徐路宁等：协同设计中基于ＤＳＭ过程重构的研究　５３　中的各种活动及其相互关系都用矩阵中元素的值相　映射　］。矩阵的维数代表设计行为的个数，对角线　上的元素代表设计行为本身，ＤＳＭ的每一行表示　全局优化的角度出发进行管理和控制，并且对已有　的产品开发过程进行不断的改进和提高。这种方法　被称为产品开发过程重构（ｐｒｏｄｕｃｔ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｒｅｅｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）　。　完成该行为所对应的任务需要其他各列任务的支持　信息，每一列表示该列任务对其他各行任务的支持　信息。图１为由ｎ个设计行为Ａ　（ｉ＝１，２，…，ｎ）构　成的设计结构矩阵，其中各行各列对应的元素表示　协同设计过程重构的思想是：根据需要对产品　设计过程进行重新构思和设计，以用户需求为目标，　面向对象、面向制造、面向装配。因此，过程重构意　设计任务之间的关系，“１”表示设计任务之间有信　味着抛弃传统串行设计方式中不符合现代设计要求　息交互，…０’表示设计任务之间无信息交互；对角线　元素表示设计任务本身，用Ａ　表示　。　Ａｌ　Ａ２　：　●　４　图１设计结构矩阵　Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ＤＳＭ（ｄｅｓｉｇｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｍａｔｒｉｘ）　２．２设计结构矩阵的分析　设计结构矩阵为理解和分析产品设计开发过程　提供了一种简洁而直观的形式。分析ＤＳＭ方法，可　以得出ＤＳＭ具有以下丰富的内涵：　１）Ａ。，Ａ　，…，Ａ　表示与产品相关的设计任务　及其顺序。　２）矩阵中的元素“１”表示任务之间的信息交流　及其方向。如在某设计行为对应的行与某一活动有　信息反馈，则将其标识为“１”，表示该行对应的活动　需要相应列的信息输入；同理，对于某一列，它同其　他有信息交互的活动同样标识“１”，表示对其他活动　的信息输出。　３）对角线以下的元素…１’表示前馈信息，对角线　以上的元素“１”表示反馈信息。　４）若设计结构矩阵为下三角矩阵，则意味着产　品设计是串行的开发方式，不需要反馈信息，这样的　设计过程是最理想的状态。　５）对矩阵进行变换处理，首先应尽可能减少反　馈带来的设计重复；其次，在不可避免的情况下，尽　量将反馈信息与相应的活动接近，实现优化。　３　协同设计过程重构技术　协同设计与传统的开发方式的本质区别，在于　它把产品开发的各个活动视为一个集成的过程，从　的部分，是满足当前过程需要的一种创新。　协同设计过程重构需要考虑的问题有　：所涉　及的大量设计行为、现象；设计过程反复迭代；设计　过程的并行活动和协同行为；有利于设计人员理解　的直观表达形式；允许多层次的分解和改进。　在实际的产品协同设计中，由于各个设计线程　相互依赖，在此之下的协同设计过程重构常常需要　经过多次迭代才能获得满意的结果。在设计信息不　完备的情况下开展设计活动，当所需要的信息明确　后，往往引起再设计，增加了产品开发成本，延长了　产品的上市周期。因此，在产品最初的设计阶段，明　晰各个设计任务及其相关支持信息，有助于设计人　员避免不必要的设计更迭。　４基于ＤＳＭ的过程重构　基于ＤＳＭ过程重构的关键是最小化设计信息　反馈及其影响，通过重新排列ＤＳＭ的行列顺序获得　块三角的ＤＳＭ，并使各模块具有相对独立性，以减　少与其他模块之间的信息交流，优化重组协同设计　的开发过程。ＤＳＭ建立的基础是设计行为之间的　信息交流，该类信息的组成是多方面的，如功能、结　构、工艺等，并且设计行为之间的关联信息是引起信　息交互的源头，因此，分析这类信息交互，确定耦合　识别算法，并在此基础上根据ＤＳＭ重构原则进行模　块化的过程重构，是实现复杂产品协同设计的直接　有效的方法。　４．１耦合活动的识别　耦合关系常见于设计任务中，是影响产品设计　开发进度和开发质量的重要因素。交互耦合活动的　识别是一个用来确定设计活动中耦合任务集的过　程。耦合活动集包括具有相互依赖关系的两个活动　或多个活动，表示由活动之间的信息关联所构成的　信息回路。耦合活动的识别过程实际上是搜索所有　信息回路的过程，可以用图论的知识将其转化为求　图的强连通分支问题　。　维普资讯 http://www.cqvip.com

５４　中国工程科学　第８卷　定义１　在设计矩阵Ａ中，当ａ　∈Ａ，ａ　∈Ａ，　若口　＝ａｊｉ＝１；或者口　＝ａｊｉ＝…＝口　。＝１，则称　ｎ。与ｎ　或者ｎ　，ａｉ，…，ｎ　等活动构成的集合为耦合　活动集。　定义２设　，　为有向图Ｇ中的两个顶点，若　存在“到　的通路，则称　到　是可达的；若Ｇ的任　意两结点都是可达的，则称Ｇ是强连通图。　定义３　设Ｇ：（Ｖ，Ｅ）是有向图，其中　＝　｛　．，　：，…，　｝，并假定结点已经有了从　。到　的　次序，定义ｎ阶方阵Ｐ：（Ｐ　）　，其中　ｆ１，　到ｖｊ至少存在一条非零长度的通路，　【０，否则ｉ，　＝１，２，…，ｉ１，，　称矩阵Ｐ为图Ｇ的可达矩阵，且Ｐ＝Ａ¨　Ｖ　Ａ他’Ｖ　Ａ‘”Ｖ…Ｖ　Ａ　’（１≤＿『≤　），其中Ａ为Ｇ的邻接　矩阵；Ａ‘　为Ａ的ｎ次幂矩阵，如Ａ‘　：Ａ‘”＾　Ａ（”。　定义４　１）布尔矩阵：给定一个矩阵　＝　（　）…，如果该矩阵中的元素　（　，　＝１，２，…，ｎ）　全部由０或１构成，则称这类矩阵为布尔矩阵。　２）布尔运算器：“Ｖ”叫做布尔或运算器；“＾”叫　做布尔和运算器。　；　两种运算器的运算方法分别为：●　２　４　　布尔或　布尔和　Ｖ　０　１　＾０　１　０　０　１　０　０　０　１　１　ｌ　ｌ　０　１　３）布尔和矩阵：如果Ｗ　＝　＾ｓ　，则矩阵ｗ＝　（Ｗ　）　称为Ｒ和Ｊｓ的布尔和矩阵，此处的　＝　（　）…和Ｓ＝（ｓ　）　均为布尔矩阵。　４）布尔或矩阵：如果ｕ　＝Ｖ　：。（ｒ　Ｖ　），则矩　阵ｕ＝（“　）…称为Ｒ和Ｊｓ的布尔或矩阵，此处的Ｒ　＝（　）　和Ｓ＝（ｓ　）　均为布尔矩阵。　强连通分支问题识别算法为：设Ｐ＝（Ｐ。　）　为图Ｇ的可达矩阵，Ｐ　为矩阵Ｐ的转置矩阵，定义　Ｐ　ｎ　算法为　Ｐ１１　Ｐ１２　Ｐ　ｎ　Ｐ　：　Ｐ２１　Ｐ２２　ｎ　Ｐ　Ｉ　Ｐ　２　Ｐｉ１　ｐ２Ｉ　Ｐ１２　ｐ２２　ＰＩ　ｐ２　ＰＩＩ　ｐｌ２。ｐ２１　Ｐ１　ｎ。Ｐ　Ｉ　Ｐ２１。Ｐ１２　ｐ２２　ｐ２　。Ｐ　２　Ｐ　１‘Ｐ１　Ｐ　２‘Ｐ２　ｐ肌　如果从节点　到节点ｖｊ可达，则Ｐ　１；如果从　节点ｖｉ到节点　可达，则Ｐｊｉ＝１；只有Ｐ　・Ｐｉ　＝１　时，节点　与节点　，相互可达。对于Ｐ　ｎ　矩阵，如　果第ｉ行的非零元素存在于第－『。，　：　．．，＾列，则　节点＂１３　，　，，　，…，　．组成一个强连通的分支，相对　１　２　ｋ　应的设计行为形成一个强耦合序列。　图的强连通算法为识别设计结构矩阵耦合活动　集提供了有效的代数分析方法，为下一步的过程重　构做好了准备。　４．２　ＤＳＭ重构步骤　ＤＳＭ的重构是通过一系列的行列变化将矩阵　重置获得新的工作序列，目的是最大限度地减少未　知因素，使设计过程中耦合紧密的领域结合在一起，　减少由整个系统的反馈信息带来的重复设计；在不　可避免的情况下，尽量将反馈信息与相应的活动接　近，实现优化¨。　。重构步骤如下。　第一步：将ＤＳＭ块三角化，即尽可能将ＤＳＭ转　化为下三角矩阵，对全部的设计任务进行规划，使得　相互耦合的设计任务作为一个整体来考虑，对耦合　活动实行归一化操作，具体算法为：　１）对ＤＳＭ中的空行和空列进行规划，将空行对　应的设计任务排在前面，空列对应的设计任务排在　后面，去除已排设计任务的影响并重复这些操作，直　到没有空行和空列为止。　２）对于没有空行和空列的矩阵，采用强连通分　：　耦合子集识别算法确定耦合设计任务集，并运用　归一操作将耦合设计任务集视为一个整体设计任务　进行规划。　３）重复１，直到全部设计任务规划完毕。　当ＤＳＭ不能完全转化为下三角矩阵时，应尽可　能使矩阵模块的大小和数量最小。　第二步：对第一步ＤＳＭ分解形成的耦合模块进　行分析，将设计任务聚类、撕裂。实现耦合块内设计　任务撕裂的基本策略是：识别具有最少信息输入量　维普资讯 http://www.cqvip.com

第５期　徐路宁等：协同设计中基于ＤＳＭ过程重构的研究　５５　的设计任务，并将其置于耦合回路的首位；当多个　设计任务具有相同的信息输入量时，向后续设计任　务输出最大信息量的设计任务排在前面。采用Ａ．　Ｙａｓｓｉｎｅ的结构灵敏度方法分析耦合设计任务的信　息依赖程度…］，据此给出相应的撕裂算法如下：　设Ａ为耦合设计任务集合，ｓＩ　，ｓＯ　分别为设计　任务ｉ（ｉ∈Ａ）信息输入和输出的关联程度的度量。　撕裂算法为：　１）对任意一个设计任务ｉ∈Ａ，计算　＝　ＳＩ　／ＳＯ　。　２）找出ｋ∈Ａ，使得Ｗ　＝ｍｉｎ｛Ｗ　｝，如果ｋ的　个数大于１，先排列ｓＩ　小的设计任务，后排列ＳＯ。大　的设计任务。　３）Ａ＝Ａ—ｋ，若Ａ为空集，结束。　４）对所有的ｉ∈Ａ，重新计算ｓＩ　＝ＳＩ　—ａ。　（ａ　为Ａ所对应的ＤＳＭ中的元素）；对所有的＿『∈Ａ，　重新计算ｓＯ　＝ＳＯ　一ａ　；转到１。　５　应用实例　以某型号飞行器为研究对象，具体来看基于　ＤＳＭ的过程重构在多领域协同设计中的简单应用。　飞行器的设计涉及外形、空气热力学分析、空气动力　学分析、飞行轨道分析、推进设备的设计以及飞行器　本身的结构设计等多个领域。首先对各领域之间的　设计信息交互进行分析，选取最重要的关联最为密　切的６个设计任务，进行协同设计，根据设计工作流　程图获得完整的ＤＳＭ量化表达，如图２所示。　Ａ　占　Ｃ　Ｄ　Ｆ　Ａ外形设计　Ａ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　ｌ　空气热力学分析　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｃ空气动力学分析　Ｏ　Ｉ　Ｃ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｄ飞行轨道分析　Ｏ　Ｏ　０　Ｄ　Ｉ　Ｏ　￡推进设备的设计　Ｉ　Ｏ　Ｉ　Ｏ　０　Ｆ飞行器结构设计　Ｏ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　Ｏ　Ｆ　图２某飞行器的设计结构矩阵　Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ　ＤＳＭ　ｆｏｒ　ａｎ　ａｉｒｃｒａｆｔ　再根据强连通分支算法，识别并确定耦合活动　集，分别是｛活动曰、活动Ｃ｝，｛活动Ａ、活动，、活动　Ｅ｝，分别称为耦合活动集１、耦合活动集２，归一化处　理以后重新排序，得到新的设计顺序为耦合活动集　１一活动Ｄ一耦合活动集２，如图３所示，其中耦合　活动集１与活动Ｄ为并行活动，并同时向耦合活动　集２传递设计信息，协同设计中的信息流如图４　所示。　Ｃ　Ｄ　Ａ　，　Ｂ空气热力学分析　ｆ；每－　０　０　０　０　ｃ空气动力学分析　誓叠　ｊ　０　０　０　０　Ｄ飞行轨道分析　０　０　｜ｌ　＿：　０　０　ｌ　Ａ外形设计　０　Ｏ　Ｏ　１　０　，飞行器结构设计　ｌ　ｌ　ｌ　Ｏ　，　０　推进设备的设计　０　ｌ　０　１　０　图３设计结构矩阵中识别后的耦合活动集　Ｆｉｇ．３　Ｔｈｅ　ｃｏｕｐｌｉｎｇ　ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ　ｉｎ　ＤＳＭ　ａｆｔｅｒ　ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ　图４基于耦合活动的协同设计信息流　Ｆｉｇ．４　Ｔｈｅ　ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｆｌｏｗ　ｄｉａｇｒａｍ　ｂａｓｅｄ　ｃｏｕｐｌｉｎｇ　ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ　通过耦合识别，使得原来设计关系复杂的各个　领域转化为耦合紧密的模块，可以在耦合模块内部　进行信息交互，并行协同地进行设计，再以模块为单　位进行系统层面的信息交互，减少单个领域耦合带　来的影响，避免了大面积的设计反馈，缩短了产品的　设计周期，保证了产品质量。　耦合活动对协同设计的影响很大，耦合模块内　部的设计任务排序对于整个协同设计的过程重构也　至关重要，它与飞行器设计知识密切相关，一般依据　设计专家的经验确定信息输入和信息输出关联程度　的大小。以耦合活动集２模块为例，利用撕裂算法　计算　，见表１。　由表１可知，　值由小到大的排序为活动Ｆ、活　动Ｅ、活动Ａ，其中活动，的　值最小，在耦合模块　中应优先进行设计。依次类推其他耦合模块中的设　维普资讯 http://www.cqvip.com

５６　中国工程科学　第８卷　计任务，获得飞行器协同设计过程中基于整个ＤＳＭ　（包括耦合子集内部）设计排序后的过程重构，如图　５所示。　表１　ｗＩ的计算　Ｔａｂｌｅ　１　Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ　Ｗｉ　Ｃ　Ｄ　Ａ　，　Ｂ空气热力学分析　●　誊　０　０　０　０　ｃ空气动力学分析　薯　０　０　０　０　Ｄ飞行轨道分析　０　０　ｔ叠　０　０　ｌ　，飞行器结构设计　ｌ　ｌ　ｌ　Ｏ　Ｆ　Ｏ　推进设备的设计　０　ｌ　０　Ｉ　Ｏ　苫　Ａ外形设计　０　０　０　Ａ　１　Ｏ　图５重构后的某飞行器设计结构矩阵　Ｆｉｇ．５　Ｔｈｅ　ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ＤＳＭ　ｆｏｒ　ａｎ　ａｉｒｃｒａｆｔ　整个飞行器的协同设计过程是采用三维ＣＡＤ／　ＣＡＥ技术实现数字虚拟样机的试制，简化了设计　迭代，减少了无意义的设计输出，减轻了实际生产　的压力，降低了产品成本。　６　结论　在协同设计中对产品开发过程的信息交互进行　分析，建立量化的设计结构矩阵（ＤＳＭ），矩阵的　行表示该设计行为从其他哪些活动中获得信息，矩　阵的列表示该设计行为的输出将影响哪些其他活　动。可以通过将矩阵变换为分块的三角矩阵形式来　实现协同设计中的过程重构。先利用强连通算法获　得耦合子集，再通过设计任务撕裂算法对耦合模块　内部的设计行为进行排序，获得基于ＤＳＭ的协同　设计优化组合。通过这种变换，ＤＳＭ主对角线上　各耦合块之间不再存在设计循环，可以并行地进行　协同设计。由于设计行为的任务结构没有变化，所　以设计迭代依然存在，只是这些设计迭代被包含在　耦合块中。在耦合块中，存在频繁的通信联系，而　在块与块之间也存在偶尔的信息交互，这种集中化　是分布式协同设计的前提，其结果形成了集中在某　些确定设计行为上的信息交互和通信要求。基于　ＤＳＭ的过程重构通过分析信息交互，识别耦合活　动集，撕裂块内设计任务等步骤，获得协同设计开　发过程的优化重组，为复杂产品的开发提供了一种　有效的解决方法。但是对于设计活动之间的重叠部　分，ＤＳＭ没有能够给出清晰的解决方法，对于带　有条件约束的大规模的设计行为过程重构也难以处　理，这些内容有待于进一步研究。　参考文献　Ｃａｒｔｅｒ　Ｄ　Ｅ，Ｂａｋｅｒ　Ｂ　Ｓ．Ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ：Ｔｈｅ　Ｐｒｏｄｕｃｔ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　１９９０ｓ［Ｍ］．　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ：Ａｄｄｉｓｏｎ－Ｗｅｓｌｅｙ　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ，　ｌ９９２　ｒｌ　ｒｌ『［２］　Ｅｐｐｉｎｇｅｒ　Ｓ　Ｄ。Ｗｈｉｔｎｅｙ　Ｄ　Ｅ，Ｓｍｉ］５　　ｔｈ　Ｒ　Ｐ．Ａ　ｍｏｄｅｌ］６　　　ｂａｓｅｄ　］７　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｏｒｇａｎｉｚｉｎｇ　ｔａｓｋｓ　ｉｎ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ［Ｊ］．　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｉｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｅｓｉｇｎ，１９９４，６（１）：１—１３　Ｗｕ　Ｃｈｅｎｇ．　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｔｏ　Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｔｓｉｎｇｈｕａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｐｒｅｓｓ，２００２　『４］　Ｓｔｅｗａｒｄ　Ｄ　Ｖ．　Ｓｙｓｔｅｍ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ：　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ。Ｓｔｒａｔｅｇｙ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｌ　Ｍ　ｊ．Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ：Ｐｅｔｏｒｃｅｌｌｉ　Ｂｏｏｋｓ，１９８１　Ｂｒｏｗｎｉｎｇ　Ｔ　Ｒ．Ａｐｐｌｙｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｓｔｒｌｉｅｔｕｒｅ　ｍａｔｒｉｘ　ｔｏ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ：ａ　ｒｅｖｉｅｗ　ａｎｄ　ｎｅｗ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２００１，４８（３）：２９２—３０６　徐路宁，张和明，张永康．设计结构矩阵在复杂产　品协同设计过程的应用［Ｊ］．中国工程科学，２００５，　７（６）：４１～４４　芮延年，刘文杰，郭旭红．协同设计［Ｍ］．北京：机　械二［业出版社，２００３　李伯虎，柴旭东，朱文海．复杂产品协同制造支撑　环境技术的研究［Ｊ］．计算机集成制造系统——　ＣＩＭＳ，２００３，（８）：６９１～６９７　傅彦，顾小丰．离散数学及其应用［Ｍ］．北京：　电子工业出版社，１９９７　Ｓｍｉｔｈ　Ｒ　Ｐ，Ｅｐｐｉｎｇｅｒ　Ｓ　Ｄ．Ａ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ　ｉｔｅｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｄｅｓｉｇｎ［Ｒ］．ＭＩＴ　Ｓｌｏａｎ　Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，Ｗｏｒｋｉｎｇ　Ｐａｐ　Ｎｏ　３　１６０，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ　（Ｍａｓｓ），１９９６　Ｙａｓｓｉｎｅ　Ａ，Ｆａｌｋｅｎｂｕｒｇ　Ｄ，Ｃｈｅｌｓｔ　Ｋ．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｄｅｓｉｇｎ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ－ａｎ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｐｐｒｏａｃｈ［Ｊ］．　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９９９，３７　（１３）：２９５７—２９７５　Ｌ　　维普资讯 http://www.cqvip.com

第５期　徐路宁等：协同设计中基于ＤＳＭ过程重构的研究　５７　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　Ｗｉｔｈ　ＤＳＭ　Ｘｕ　Ｌｕｎｉｎｇ　，Ｚｈａｎｇ　Ｈｅｍｉｎｇ　，Ｚｈａｎｇ　Ｙｏｎｇｋａｎｇ２　（１．Ｎａｔｉｏｎａｌ　ＣＩＭＳ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｔｓｉｎｇｈｕａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｎｇ　１０００８４，Ｃｈｉａｎ；　２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｅｎｅｒｉｇｎ，Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ　２１２０１３，Ｃｈｉａｎ）　［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｄｅｓｉｇｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｍａｔｉｒｘ　ｉｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｏｒ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｃｏｕｐｌｉｎｇ　ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ　ｉｎ　ＤＳＭ　ｃａｎ　ｂｅ　ｓｏｌｖｅｄ　ｂｙ　ｇｒａｐｈ　ｔｈｅｏｒｙ　ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ．Ａｎｄ　ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＤＳＭ　ｂｌｏｃｋｉｎｇ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ．Ｔｈｅｎ，ｒｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｆｏｒ　ａ　ｄｅｓｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｂｙ　ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｅａｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｂｌｏｃｋｅｄ　ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ　ｔｏ　ｓｈｏａｅｎ　ｔｈｅ　ｃｙｃｌｅ　ｏｆ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｃｏｓｔ　ｏｆ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａ　ｃａｓｅ，ｔｈｅ　ａｉｒｃｒａｆｔ　ｄｅｓｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ＤＳＭ，ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．　［Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ］ＤＳＭ（ｄｅｓｉｇｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｍａｔｉｒｘ）；ｐｒｏｃｅｓｓ　ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ；ｃｏｕｐｌｉｎｇ；ｔｅａｒｉｎｇ　（ｃｏｎｔ．ｆｒｏｍ　Ｐ．３２）　Ａ　Ｎｏｖｅｌ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ　Ｃｏｍｐｌｅｘ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｍｕｌｔｉ－ｌｉｖｉｎｇ　Ａｇｅｎｔ　Ｍｅｔｈｏｄ　Ｗａｎｇ　Ｙｕｅ　（Ｂｅｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｆｏＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｎｇ　１０００８１，Ｃｈｉａｎ）　［Ａｂｓｔｒａｃｔ］　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｔｈｅｏｉｒｅｓ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｓｔｒｏｎｇ　ｒｅｓｔｒａｉｎｔ　ａｎｄ　ｓｔｒｏｎｇ　ａｎｔａｇｏｎｉｓｍ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｐｒｏｐｏｓｅｓ　ａ　ｎｏｖｅｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｎｇ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ，ｉ．ｅ．ｍｕｌｔｉ－ｌｉｖｉｎｇ　ａｇｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ（ＭＬＡＭ）．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｆｕｎｄａｍｅｎｔｌａ　ｍｅａｎｉｎｇ　ｏｆ　ＭＬＡＭ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｔｈｅｏｒｉｅｓ　ａｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｓｃｏｐｅｓ　ｏｆ　ＭＬＡＭ　ａｒｅ　ｏｕｔｌｉｎｅｄ　ａｎｄ　ｔｗｏ　ｅｘａｍｐｌｅｓ　ａｒｅ　ｇｉｖｅｎ　ｔｏ　ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅ　ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ．ｉｔ　ｉｓ　ｈｏｐｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｏｓａｌ　ｏｆ　ＭＬＡＭ　ｃａｎ　ｈｅｌｐ　ｄｅｖｅｌｏｐ　ａ　ｎｅｗ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｆｉｅｌｄ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｐｅｏｐｌｅ　ｄｅｖｏｔｅ　ｔｏ　ｔｈｉｓ　ｆｉｅｌｄ．　［Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ］　ｍｕｌｔｉ・ｌｉｖｉｎｇ　ａｇｅｎｔ；ｃｏｍｐｌｅｘ　ｉｎｆｏｍｒａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ；ｓｙｓｔｅｍ　ｔｈｅｏｒｙ