CN109558228A - 一种基于动态设计能力系数的设计资源调度方法 - Google Patents

一种基于动态设计能力系数的设计资源调度方法 Download PDF

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曹啸博
宗玮庚
杨贺
于亚彬
曹亮
袁帅
郭晨光
江阳
鹿少宁
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Abstract

本发明公开一种基于动态设计能力系数的设计资源调度方法，通过定义动态设计能力系数，基于动态设计能力系数估算设计师下次执行第i类设计任务的用时和成本，确定多个设计师完成所有设计任务所用的总时间成本Toverall、多个设计师并行完成多类设计任务所用的总经济成本和多个任务调度方案所需的总成本值f，确定最终调度方案。本发明解决了复杂产品设计过程中人的设计能力难以动态评估、多执行者或多任务难以按需匹配的问题。

Description

一种基于动态设计能力系数的设计资源调度方法
技术领域
本发明涉及一种设计资源调度方法，特别是一种基于动态设计能力系数的设计资源调度方法。
背景技术
在复杂系统产品的协同设计过程中，设计资源调度的目的就是在一定的约束条件下合理分配有限的设计资源去并行执行尽可能多的设计任务，以实现设计时间和设计成本的最优化。现有设计资源调度方法中大多以计算设备的硬件类设计资源的负载调度为主，没有考虑人的技术熟练度、任务成功率的设计能力提升对设计能力的影响以及对设计任务匹配合理性的影响，无法实现设计师、设备的各类设计资源按需使用和合理调度。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于动态设计能力系数的设计能力评估方法，解决复杂产品设计过程中人的设计能力难以动态评估、多执行者或多任务难以按需匹配的问题。
一种基于动态设计能力系数的设计资源调度方法的具体步骤为：
第一步定义动态设计能力系数
动态设计能力系数CoefDA，用公式(1)表示：
CoefDA＝(S-P)*F*R (1)
公式(1)中，S表征了由人和计算设备等聚合成的设计任务执行单元在完成N件某类设计任务后的设计任务成功率，用公式(2)表示：
公式(2)中，N为到目前为止该设计师完成的设计任务的总数，n1为其中验收合格完成的数量；
公式(1)中，P表征了设计师中断或放弃n2件设计任务受到的设计任务成功率惩罚，η为成功率惩罚因子，用公式(3)表示：
公式(1)中，F表征了设计师从事某类设计任务的熟练程度，当设计任务次数N＝0时该主体的设计熟练程度最低，即设计师没有从事过该设计任务，初始熟练度设定为0.95，用公式(4)表示：
F＝1-e-λ(N+x) (4)
公式(1)中，R表征了设计师从事设计任务的稳定程度，用公式(5)表示：
公式(5)中，表征设计师完成某类设计任务所用设计工时的方差；
第二步基于动态设计能力系数估算设计师下次执行第i类设计任务的用时和成本
设计师下次执行第i类设计任务的用时ti和成本ci，用公式(6)表示：
公式(6)中，ti是设计师进行下一次第i类设计任务的设计用时，是该设计师完成第i类设计任务的平均用时，是该设计师进行第i类设计任务的准备工时，ci是设计师进行下一次第i类设计任务的估算设计成本,是该设计师完成第i类设计任务的平均工时成本；
第三步确定多个设计师完成所有设计任务所用的总时间成本Toverall
总时间成本Toverall，用公式(7)表示：
公式(7)中，i表征设计任务的类型数，r表征设计师的人数，i≥r；Ni表征第r个设计师分配到的第i类设计任务总数；Nri表征第r个设计师分配到的第i类设计任务的数量,tri表征第r个设计师执行1件第i类设计任务所需要的工时数；eri表示第r个执行者与第i类设计任务的相关度，当eri＝1时，则第r个执行者执行第i类设计任务，当eri＝0时，则第r个执行者不执行第i类设计任务；xri表征第r个设计师分配到的第i类设计任务的数量；tri表征第r个设计师执行1件第i类设计任务所需要的工时数；ernk表示第r个执行者与第n优先级中第k个设计任务的相关度，当ernk＝1时，则第r个执行者执行第n优先级中的第k类设计任务，当ernk＝0时，则第r个执行者不执行第n优先级中的第k类设计任务；
公式(7)中，当i类设计任务之间相互独立且并行执行，每个设计师有且只执行1类设计任务，时，则表征该任务调度场景下完成所有设计任务的总工时，即i类设计任务中最后完成的那1类设计任务的总工时；
公式(7)中，当i类设计任务之间串行执行，每个设计师有且只执行1类设计任务，∑i{Nri*tri}时，则表征该任务调度场景下完成所有设计任务的总工时，即i类设计任务所用总工时之和；
公式(7)中，当i类设计任务分为n个优先级且1<n<i，第n个优先级中有k类设计任务，每个设计师执行多类设计任务，时，则该任务调度场景下完成所有设计任务的总工时，即每个优先级中最后完成的那一类设计任务花费工时之和；
第四步确定多个设计师并行完成多类设计任务所用的总经济成本
总经济成本Coverall的单位为元，用公式(8)表示：
Coverall＝∑r∑i[eri*xri*cri] (8)
第五步确定多个任务调度方案所需的总成本值f
将时间成本Toverall和经济成本Coverall去量纲化后的加权和，
∑i(eri*xri)＝Ni，Ni≥0 (10)
公式(9)中，δ表征总成本值f中时间成本Toverall和经济成本Coverall的权重值，δ∈[0，1]；
公式(10)中，eri表示第r个执行者与第i类设计任务的相关度，当eri＝1时，则第r个执行者执行第i类设计任务，当eri＝0时，则第r个执行者不执行第i类设计任务；xri表征第r个设计师分配到的第i类设计任务的数量；tri表征第r个设计师执行1件第i类设计任务所需要的工时数；
公式(11)中，Ddateoff表征完成所有设计任务的预定工期，单位为天；
公式(11)中，Lr表征了第r个设计师每个工作日的最大工作负荷；
第六步确定最终调度方案
设定权重值，选择总成本值f最小的方案作为最终的任务调度方案，最终的调度方案用公式(13)表示；
公式(13)中，Nji表征了分配给第j个设计师第i类设计任务的数量；
至此，完成基于动态设计能力系数的设计资源调度的按需调度。
本发明解决了复杂产品设计过程中人的设计能力难以动态评估、多执行者或多任务难以按需匹配的问题。
具体实施方式
一种基于动态设计能力系数的设计资源调度方法的具体步骤为：
第一步定义动态设计能力系数
动态设计能力系数CoefDA，用公式(1)表示：
CoefDA＝(S-P)*F*R (1)
公式(1)中，S表征了由人和计算设备等聚合成的设计任务执行单元在完成N件某类设计任务后的设计任务成功率，用公式(2)表示：
公式(2)中，N为到目前为止该设计师完成的设计任务的总数，n1为其中验收合格完成的数量；
公式(1)中，P表征了设计师中断或放弃n2件设计任务受到的设计任务成功率惩罚，η为成功率惩罚因子，用公式(3)表示：
公式(1)中，F表征了设计师从事某类设计任务的熟练程度，当设计任务次数N＝0时该主体的设计熟练程度最低，即设计师没有从事过该设计任务，初始熟练度设定为0.95，用公式(4)表示：
F＝1-e-λ(N+x) (4)
公式(1)中，R表征了设计师从事设计任务的稳定程度，用公式(5)表示：
公式(5)中，表征设计师完成某类设计任务所用设计工时的方差；
第二步基于动态设计能力系数估算设计师下次执行第i类设计任务的用时和成本
设计师下次执行第i类设计任务的用时ti和成本ci，用公式(6)表示：
公式(6)中，ti是设计师进行下一次第i类设计任务的设计用时，是该设计师完成第i类设计任务的平均用时，是该设计师进行第i类设计任务的准备工时，ci是设计师进行下一次第i类设计任务的估算设计成本,是该设计师完成第i类设计任务的平均工时成本；
第三步确定多个设计师完成所有设计任务所用的总时间成本Toverall
总时间成本Toverall，用公式(7)表示：
公式(7)中，i表征设计任务的类型数，r表征设计师的人数，i≥r；Ni表征第r个设计师分配到的第i类设计任务总数；Nri表征第r个设计师分配到的第i类设计任务的数量,tri表征第r个设计师执行1件第i类设计任务所需要的工时数；eri表示第r个执行者与第i类设计任务的相关度，当eri＝1时，则第r个执行者执行第i类设计任务，当eri＝0时，则第r个执行者不执行第i类设计任务；xri表征第r个设计师分配到的第i类设计任务的数量；tri表征第r个设计师执行1件第i类设计任务所需要的工时数；ernk表示第r个执行者与第n优先级中第k个设计任务的相关度，当ernk＝1时，则第r个执行者执行第n优先级中的第k类设计任务，当ernk＝0时，则第r个执行者不执行第n优先级中的第k类设计任务；
公式(7)中，当i类设计任务之间相互独立且并行执行，每个设计师有且只执行1类设计任务，时，则表征该任务调度场景下完成所有设计任务的总工时，即i类设计任务中最后完成的那1类设计任务的总工时；
公式(7)中，当i类设计任务之间串行执行，每个设计师有且只执行1类设计任务，∑i{Nri*tri}时，则表征该任务调度场景下完成所有设计任务的总工时，即i类设计任务所用总工时之和；
公式(7)中，当i类设计任务分为n个优先级且1<n<i，第n个优先级中有k类设计任务，每个设计师执行多类设计任务，时，则该任务调度场景下完成所有设计任务的总工时，即每个优先级中最后完成的那一类设计任务花费工时之和；
第四步确定多个设计师并行完成多类设计任务所用的总经济成本
总经济成本Coverall的单位为元，用公式(8)表示：
Coverall＝∑r∑i[eri*xri*cri] (8)
第五步确定多个任务调度方案所需的总成本值f
将时间成本Toverall和经济成本Coverall去量纲化后的加权和，
∑i(eri*xri)＝Ni，Ni≥0 (10)
公式(9)中，δ表征总成本值f中时间成本Toverall和经济成本Coverall的权重值，δ∈[0，1]；
公式(10)中，eri表示第r个执行者与第i类设计任务的相关度，当eri＝1时，则第r个执行者执行第i类设计任务，当eri＝0时，则第r个执行者不执行第i类设计任务；xri表征第r个设计师分配到的第i类设计任务的数量；tri表征第r个设计师执行1件第i类设计任务所需要的工时数；
公式(11)中，Ddateoff表征完成所有设计任务的预定工期，单位为天；
公式(11)中，Lr表征了第r个设计师每个工作日的最大工作负荷；
第六步确定最终调度方案
设定权重值，选择总成本值f最小的方案作为最终的任务调度方案，最终的调度方案用公式(13)表示；
公式(13)中，Nji表征了分配给第j个设计师第i类设计任务的数量；
至此，完成基于动态设计能力系数的设计资源调度的按需调度。

Claims (1)

1.一种基于动态设计能力系数的设计资源调度方法，其特征在于具体步骤为：
第一步 定义动态设计能力系数
动态设计能力系数CoefDA，用公式(1)表示：
CoefDA＝(S-P)*F*R (1)
公式(1)中，S表征了由人和计算设备等聚合成的设计任务执行单元在完成N件某类设计任务后的设计任务成功率，用公式(2)表示：
公式(2)中，N为到目前为止该设计师完成的设计任务的总数，n1为其中验收合格完成的数量；
公式(1)中，P表征了设计师中断或放弃n2件设计任务受到的设计任务成功率惩罚，η为成功率惩罚因子，用公式(3)表示：
公式(1)中，F表征了设计师从事某类设计任务的熟练程度，当设计任务次数N＝0时该主体的设计熟练程度最低，即设计师没有从事过该设计任务，初始熟练度设定为0.95，用公式(4)表示：
F＝1-e-λ(N+x) (4)
公式(1)中，R表征了设计师从事设计任务的稳定程度，用公式(5)表示：
公式(5)中，表征设计师完成某类设计任务所用设计工时的方差；
第二步 基于动态设计能力系数估算设计师下次执行第i类设计任务的用时和成本
设计师下次执行第i类设计任务的用时ti和成本ci，用公式(6)表示：
公式(6)中，ti是设计师进行下一次第i类设计任务的设计用时，是该设计师完成第i类设计任务的平均用时，是该设计师进行第i类设计任务的准备工时，ci是设计师进行下一次第i类设计任务的估算设计成本，是该设计师完成第i类设计任务的平均工时成本；
第三步 确定多个设计师完成所有设计任务所用的总时间成本Toverall
总时间成本Toverall，用公式(7)表示：
公式(7)中，i表征设计任务的类型数，r表征设计师的人数，i≥r；Ni表征第r个设计师分配到的第i类设计任务总数；Nri表征第r个设计师分配到的第i类设计任务的数量，tri表征第r个设计师执行1件第i类设计任务所需要的工时数；eri表示第r个执行者与第i类设计任务的相关度，当eri＝1时，则第r个执行者执行第i类设计任务，当eri＝0时，则第r个执行者不执行第i类设计任务；xri表征第r个设计师分配到的第i类设计任务的数量；tri表征第r个设计师执行1件第i类设计任务所需要的工时数；ernk表示第r个执行者与第n优先级中第k个设计任务的相关度，当ernk＝1时，则第r个执行者执行第n优先级中的第k类设计任务，当ernk＝0时，则第r个执行者不执行第n优先级中的第k类设计任务；
公式(7)中，当i类设计任务之间相互独立且并行执行，每个设计师有且只执行1类设计任务，时，则表征该任务调度场景下完成所有设计任务的总工时，即i类设计任务中最后完成的那1类设计任务的总工时；
公式(7)中，当i类设计任务之间串行执行，每个设计师有且只执行1类设计任务，∑i{Nri*tri}时，则表征该任务调度场景下完成所有设计任务的总工时，即i类设计任务所用总工时之和；
公式(7)中，当i类设计任务分为n个优先级且1＜n＜i，第n个优先级中有k类设计任务，每个设计师执行多类设计任务，时，则该任务调度场景下完成所有设计任务的总工时，即每个优先级中最后完成的那一类设计任务花费工时之和；
第四步 确定多个设计师并行完成多类设计任务所用的总经济成本
总经济成本Coverall的单位为元，用公式(8)表示：
Coverall＝∑r∑i[eri*xri*cri] (8)
第五步 确定多个任务调度方案所需的总成本值f
将时间成本Toverall和经济成本Coverall去量纲化后的加权和，
∑i(eri*xri)＝Ni，Ni≥0 (10)
公式(9)中，δ表征总成本值f中时间成本Toverall和经济成本Coverall的权重值，δ∈[0，1]；
公式(10)中，eri表示第r个执行者与第i类设计任务的相关度，当eri＝1时，则第r个执行者执行第i类设计任务，当eri＝0时，则第r个执行者不执行第i类设计任务；xri表征第r个设计师分配到的第i类设计任务的数量；tri表征第r个设计师执行1件第i类设计任务所需要的工时数；
公式(11)中，Ddateoff表征完成所有设计任务的预定工期，单位为天；
公式(11)中，Lr表征了第r个设计师每个工作日的最大工作负荷；
第六步 确定最终调度方案
设定权重值，选择总成本值f最小的方案作为最终的任务调度方案，最终的调度方案用公式(13)表示；
公式(13)中，Nji表征了分配给第j个设计师第i类设计任务的数量；
至此，完成基于动态设计能力系数的设计资源调度的按需调度。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107329815A (zh) * 2017-06-26 2017-11-07 浙江工业大学 一种基于BP‑Tabu搜索的云任务负载均衡调度方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107329815A (zh) * 2017-06-26 2017-11-07 浙江工业大学 一种基于BP‑Tabu搜索的云任务负载均衡调度方法

Non-Patent Citations (1)

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Title
曹啸博: "基于多设计资源聚合方式的复杂产品集成设计服务平台关键技术研究" *

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