一种面向作业计划阶段的设计资源替换方法技术

本发明专利技术公开的一种面向作业计划阶段的设计资源替换方法，属于作业调度与资源配置领域。本发明专利技术针对产品设计过程中关键资源争夺、非关键资源闲置制约作业顺利施行的问题，综合考虑资源数量与时间指标评估资源紧张程度，定位关键瓶颈资源，得到有替换需求的目标资源；通过资源多属性指标在资源全集中快速、全面筛选目标资源的可替换资源；基于优先级顺序，根据相似度最大原则和生产力满足原则确定目标资源的替换方案，对初始资源使用计划进行更新，使各作业得到能够在规定时间内满足需求的资源，有效疏解资源制约，减少非关键资源闲置，提高作业完成效率与资源使用效益。所述方法适用领域包括机械、化工、材料等学科的研发作业调度与资源配置领域。

【技术实现步骤摘要】
一种面向作业计划阶段的设计资源替换方法
本专利技术涉及一种面向作业计划阶段的设计资源替换方法，属于产品研发过程中的作业调度与资源配置领域。
技术介绍
近年来，随着计算机与互联网技术的蓬勃发展，各行各类产品更新迭代速度显著加快，对企业研发能力提出了更高要求。对于企业的研发部门来说，如何合理的进行设计资源优化配置，既能尽可能缩短研发周期，在单位时间内完成更多的研发作业，又能充分利用企业的设计资源，提高企业效益，已经成为一个亟待解决的问题。在作业调度与资源配置领域，传统的资源配置方法通常是将任务作为关键要素，在资源能力与数量约束下进行项目作业调度问题研究，求解最小化项目工期、资源均衡利用或最小化项目成本的作业排程，同时得到相应的资源配置方案。然而，随着产品研发技术的不断更新，当前大多数的新设计是在多项目环境下进行，且项目的复杂程度不断提高，涉及到的资源种类增加，进一步加强了资源要素对设计过程的影响，传统的资源配置方法难以将资源属性考虑全面，且其通过作业调度方法解决关键资源争夺，难以有效避免设计资源对研发作业的制约，部分研究提出采用资源替换策略疏解作业执行时的资源制约，但其研究往往是在已知某资源的可替换资源的基础上，评判各替换资源的效益，缺乏作业计划阶段定位有替换需求的资源的手段以及匹配其替换资源的方法，在研发部门的作业调度与资源配置过程中，这可能会导致项目延期、非关键资源闲置，进而造成项目成本提高等问题。
技术实现思路
针对研发设计领域作业调度与资源配置过程中存在的多项目争夺关键资源，导致部分作业等待时间过长，非关键瓶颈资源闲置现象较为严重的问题，本专利技术的目的是提供一种面向作业计划阶段的设计资源替换方法，避免资源制约导致的额外成本增加或作业延期，同时减少流程中的非关键资源闲置，提高研发作业完成效率与资源使用效益。用以解决包括机械、化工、材料、车辆、船舶、航空航天等领域的研发项目的作业调度与资源配置。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术公开的一种面向作业计划阶段的设计资源替换方法，基于时间条件与作业基本属性计算资源需求生产力向量；利用资源数量与时间条件计算资源供给生产力向量，结合需求生产力向量，形成供需差值向量，基于该向量对资源筛选得到目标资源集，并对其中的资源进行优先级排序；基于优先级顺序，针对目标资源集中的每个资源，根据资源属性在资源全集中筛选其可替换资源，得到其带相似参数的初始替换资源集；筛选初始替换资源集中的资源，获得二级替换资源集，并依据相似度最大原则与生产力满足原则确定其资源替换方案；基于上述方案，对作业初始资源使用计划进行更新，确保各作业得到能够在规定时间内满足需求的资源，同时减少非关键资源闲置，提高资源使用效益。本专利技术公开的一种面向作业计划阶段的设计资源替换方法，包括如下步骤：步骤一：在固定时段内，对于研发项目集中涉及的每个作业，获取其作业基本属性数据，计算作业体量向量与资源需求生产力向量，获得各资源的需求生产力。步骤1.1：确定固定时段与单位时间；所述固定时段T0为触发资源替换操作的时间间隔，该时间间隔开始时刻为t0s，结束时刻为t0f。单位时间t0可以根据实际需求取任一时间长度。步骤1.2：对于固定时段内涉及的研发项目集中的每个作业，获取其作业基本属性数据，包括作业编号、作业名称、计划开始时间、计划截止时间、预计工期与资源需求，进一步地，得到资源需求矩阵；所述预计工期Tp为作业计划截止时间tf与作业计划开始时间ts之差，即：Tp＝tf-ts…(1)所述资源需求包括需求资源编号与需求资源数量，所述资源需求矩阵是各作业需求的资源编号与资源数量的表征，具体含义为：在固定时段内，共有m个作业，形成的作业集为W＝{W1，W2，...，Wm}，资源全集共有n种资源，形成的资源全集为R＝{R1，R2，...，Rn}，矩阵中的元素amn表示第m个作业Wm对第n种资源Rn的需求数量。步骤1.3：对于某一作业，基于固定时段与该作业计划开始时间、计划截止时间，计算该作业的执行时间tD，tD为该作业的计划执行时段与固定时段T0的交集，具体的计算方法为：进一步地，计算该作业的体量α，α为作业的执行时间与规定的单位时间的比值，计算方法为：作业体量向量tW为各作业的体量值构成的向量，即：tW＝(α1，α2，...，αm)步骤1.4：基于资源需求矩阵A与作业体量向量tW，计算资源需求生产力向量。所述资源需求生产力η为固定时段内作业对资源需求的表征量，具体计算方法为：对于某资源Rx，x∈(1，2，...，n)，其面向某一作业Wz，z∈(1，2，...，m)的需求生产力为：因此，其面向所有作业的需求生产力为：总体来看，可以得到资源需求生产力向量为：步骤二：获取各资源供给数量，结合固定时段与规定的单位时间，计算资源供给生产力向量，结合资源需求生产力向量，计算资源供需差值向量并进行资源筛选，得到带替换需求参数的目标资源集，并对其中的目标资源进行优先级排序。步骤2.1：对于资源全集R＝{R1，R2，...，Rn}中的每一个资源，获取其供给数量a′，得到资源供给量向量其中表示资源Rn的供给数量；步骤2.2：基于资源供给量向量与确定的固定时段和单位时间，计算资源供给生产力向量；资源供给生产力η′为固定时段内资源供给的表征量，具体计算方法为：对于某资源Rx，x∈(1，2，...，n)，其供给量为固定时段为T0，单位时间为t0，类比步骤1.5资源需求生产力的算法，结合公式(4)、(5)、(6)，可以得到资源供给生产力向量为：其中，为固定时段的体量。步骤2.3：基于步骤2.2得到的资源供给生产力向量与步骤1.5得到的资源需求生产力向量，计算资源供需差值向量Δ，Δ为资源供给生产力向量η′与资源需求生产力向量η之差，即：步骤2.4：基于资源供需差值向量进行筛选，得到带替换需求参数的目标资源集；对资源供需差值向量Δ内元素进行筛选的具体策略为：对于某资源Rx，g∈(1，2，...，n)，通过Δ得到其供需生产力差值当且仅当时，Rx为有替换需求的资源，且其需求替换参数为将元素归入带替换需求参数的目标资源集O。基于该准则，对向量Δ内的元素逐个进行筛选，得到带替换需求参数的目标资源集为：步骤2.5：基于带替换需求参数的目标资源集O，按照替换需求参数从大到小对其中的资源进行排序，得到目标资源的优先级顺序。步骤三：获取资源全集内所有资源的基本属性数据，对目标资源集内优先级最高的资源，根据其基本属性数据，在资源全集内筛选该资源的可替换资源，剔除其中同属于目标资源集的资源后，计算剩余替换资源与目标资源的资源相似度，获得针对该资源的带相似参数的初始替换资源集。步骤3.1：获取资源全集内所有资源的基本属性数据，包括资源编号、资源类型、资源领域、资源用途以及资源能力等级；资源类型为资源分类情况的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向作业计划阶段的设计资源替换方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤一：在固定时段内，对于研发项目集中涉及的每个作业，获取其作业基本属性数据，计算作业体量向量与资源需求生产力向量，获得各资源的需求生产力；/n步骤二：获取各资源供给数量，结合固定时段与规定的单位时间，计算资源供给生产力向量，结合资源需求生产力向量，计算资源供需差值向量并进行资源筛选，得到带替换需求参数的目标资源集，并对其中的目标资源进行优先级排序；/n步骤三：获取资源全集内所有资源的基本属性数据，对目标资源集内优先级最高的资源，根据其基本属性数据，在资源全集内筛选该资源的可替换资源，剔除其中同属于目标资源集的资源后，计算剩余替换资源与目标资源的资源相似度，获得针对该资源的带相似参数的初始替换资源集；/n步骤四：基于资源供需差值向量，确定替换资源能够提供的生产力，并对初始替换资源集进行扩展，获得二级替换资源集，结合目标资源需求替换参数，依据相似度最大原则与生产力满足原则确定资源替换方案；/n步骤五：基于优先级顺序，对带替换需求参数的目标资源集中的每一个资源，依次执行步骤三至步骤四，获得最终的资源替换计划，利用得到的资源替换计划对作业初始资源使用计划进行更新。/n...

【技术特征摘要】
1.一种面向作业计划阶段的设计资源替换方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：在固定时段内，对于研发项目集中涉及的每个作业，获取其作业基本属性数据，计算作业体量向量与资源需求生产力向量，获得各资源的需求生产力；
步骤二：获取各资源供给数量，结合固定时段与规定的单位时间，计算资源供给生产力向量，结合资源需求生产力向量，计算资源供需差值向量并进行资源筛选，得到带替换需求参数的目标资源集，并对其中的目标资源进行优先级排序；
步骤三：获取资源全集内所有资源的基本属性数据，对目标资源集内优先级最高的资源，根据其基本属性数据，在资源全集内筛选该资源的可替换资源，剔除其中同属于目标资源集的资源后，计算剩余替换资源与目标资源的资源相似度，获得针对该资源的带相似参数的初始替换资源集；
步骤四：基于资源供需差值向量，确定替换资源能够提供的生产力，并对初始替换资源集进行扩展，获得二级替换资源集，结合目标资源需求替换参数，依据相似度最大原则与生产力满足原则确定资源替换方案；
步骤五：基于优先级顺序，对带替换需求参数的目标资源集中的每一个资源，依次执行步骤三至步骤四，获得最终的资源替换计划，利用得到的资源替换计划对作业初始资源使用计划进行更新。


2.如权利要求1所述的一种面向作业计划阶段的设计资源替换方法，其特征在于，步骤一的实现方法为：
步骤1.1：确定固定时段与单位时间；
所述固定时段T0为触发资源替换操作的时间间隔，该时间间隔开始时刻为t0s，结束时刻为t0f；单位时间t0可以根据实际需求取任一时间长度；
步骤1.2：对于固定时段内涉及的研发项目集中的每个作业，获取其作业基本属性数据，包括作业编号、作业名称、计划开始时间、计划截止时间、预计工期与资源需求，进一步地，得到资源需求矩阵；
所述预计工期Tp为作业计划截止时间tf与作业计划开始时间ts之差，即：
Tp＝tf-ts…(1)
所述资源需求包括需求资源编号与需求资源数量，所述资源需求矩阵是各作业需求的资源编号与资源数量的表征，具体含义为：在固定时段内，共有m个作业，形成的作业集为W＝{W1，W2，...，Wm}，资源全集共有n种资源，形成的资源全集为R＝{R1，R2，...，Rn}，矩阵中的元素amn表示第m个作业Wm对第n种资源Rn的需求数量；
步骤1.3：对于某一作业，基于固定时段与该作业计划开始时间、计划截止时间，计算该作业的执行时间tD，tD为该作业的计划执行时段与固定时段T0的交集，具体的计算方法为：



进一步地，计算该作业的体量α，α为作业的执行时间与规定的单位时间的比值，计算方法为：



作业体量向量tW为各作业的体量值构成的向量，即：tW＝(α1，α2，...，αm)
步骤1.4：基于资源需求矩阵A与作业体量向量tW，计算资源需求生产力向量；
所述资源需求生产力η为固定时段内作业对资源需求的表征量，具体计算方法为：对于某资源Rx，x∈(1，2，...，n)，其面向某一作业Wz，z∈(1，2，...，m)的需求生产力为：



因此，其面向所有作业的需求生产力为：



总体来看，可以得到资源需求生产力向量为：





3.如权利要求1所述的一种面向作业计划阶段的设计资源替换方法，其特征在于，步骤二的实现方法为：
步骤2.1：对于资源全集R＝{R1，R2，...，Rn}中的每一个资源，获取其供给数量a′，得到资源供给量向量其中表示资源Rn的供给数量；
步骤2.2：基于资源供给量向量与确定的固定时段和单位时间，计算资源供给生产力向量；
资源供给生产力η′为固定时段内资源供给的表征量，具体计算方法为：对于某资源Rx，x∈(1，2，...，n)，其供给量为固定时段为T0，单位时间为t0，类比步骤1.5资源需求生产力的算法，结合公式(4)、(5)、(6)，可以得到资源供给生产力向量为：



其中，为固定时段的体量；
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【专利技术属性】
技术研发人员：张发平，孙嘉铖，王蕊蕊，敬石开，阎艳，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11