小議大型研發工程界面協同混沌調節

導語：小議大型研發工程界面協同混沌調節一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

[摘要]本文總結了大型研發項目所包含的界面類型,并針對研發項目各組織間的異構性、信息時滯所引發的不同步問題,引入混沌理論對研發項目組織界面進行協同控制,建立研發項目系統的界面協同混沌模型,分析了研發系統界面協同的條件和過程,闡述了對界面進行協同控制的兩類混沌控制方法。運用混沌理論對研發項目界面管理進行協同控制,為研發項目界面管理創新提供了理論支持。

[關鍵詞]大型研發項目;界面;協同;混沌控制

大型研發項目是指涉及大量人力,耗費巨大財力、物力,需要多組織協作研制,且往往是跨學科、跨領域的復雜性巨系統。最為典型的是國家級重大科技項目,包括《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020年)》提出的16個國家重大科技專項,以及“863計劃”、“973計劃”等所涉及的重大科技專項。由于研發項目是動態創新過程,具有不確定性、模糊性和重復性。在項目研發過程中,各子系統之間、整個系統和子系統之間、子系統和外界環境之間都存在著復雜的信息的傳遞和交換,其傳遞和交換方式對研發進度和成本有非常大的影響。對總系統的整合者和控制者而言,界面協同控制問題是其面臨的主要管理問題。通過有效的界面協同控制,促使組織間研發活動同步,是保證實現研發目標的重要手段之一。

1大型研發項目界面要素

大型研發項目構成多維界面網絡系統,系統內部的界面是各異構組織間進行信息溝通和傳遞、組織間關系交互作用的區域。研發項目界面可分為三種形式。

1.1過程界面

又稱為流程界面,通常指研發項目從論證立項開始,到項目完成的整個研發周期各階段之間所具有的界面。郭斌等把研發過程中的界面分為R&D/R&D界面,研究、開發界面和設計、制造工程界面。過程界面與時間有較大關系。隨著項目的進展,技術和產品形態也逐漸由抽象轉為具體。不同的研發項目,其流程不盡相同,大型研發項目,往往采用階段—門體系開發方式,即在每一個階段結束,下一個階段開始之前,需要進行階段性回顧,以檢驗階段性的成果是否滿足預先設定的需要,下一階段的開發條件是否具備,以作出繼續或放棄的決策。這種方式將連續的開發活動人為地分解為離散的階段。

1.2任務界面

任務界面是由于所要開發的產品結構或技術的特性差異所產生的界面。大型項目的任務要素組成不同的任務包,形成任務層級。在進行研發時,任務要素呈現串行、并行、獨立等關系。(見圖2)由于研發任務與客戶的需求有關,并建立在不斷創新發展的基礎上,任務自身具有許多技術創新點,因而,研發過程中受到外部環境和內部開發狀態的雙重影響,造成任務界面在初始階段的模糊性和不確定性。

1.3組織界面

研發項目的載體是各種不同的組織。由于追求利益的不同,導致在合作過程中,在研發任務和資源分配、信息傳遞和共享、利益的共享等方面形成相互作用關系。對與研發項目規模不同,所構成的界面形式和作用關系不同。對于大型研發項目而言,既包括獨立的研發實體,也包括政府、中介等組織,它們在研發中所起的作用各不相同,構成了復雜的網絡組織系統,分別形成了相互作用界面。見圖3。

大型研發合作項目的組織界面具有固定性,即研發項目和參與者一經確立,即客觀存在,組織之間形成的相互依賴關系是穩定而不易變化的。而研發的過程和階段不同,信息、技術狀態等不斷發生變化導致了界面交互作用的變化。因此,研發項目本身界面也是多樣化的。研發交互活動既是子系統之間信息的一種傳遞與互動的過程,雙向反復的演進過程;也是系統之間相互作用、相互協調同步過程。不同組織在不斷接收和釋放信息,使得系統級管理者在技術形態演進的過程中不斷尋求一種同步的平衡狀態,找到組織之間界面作用的互相匹配模式。

2研發項目系統的界面協同混沌模型

對復雜研發項目網絡系統的界面控制主要體現在:系統管理者通過分析影響研發子系統研發各項因素,尋找一種對系統各要素優化的方法,使各子系統通過協作提高研發的速度和效率。根據研發項目模糊性和不確定性的特點,作為非線性核心理論的混沌理論是解決大型研發項目系統界面協同控制問題的有效工具。混沌是在一個確定的系統中出現的“貌似隨機”的運動,是有序與無序的統一,確定性與隨機性的統一。混沌系統是一個非周期性的動力學過程,并且對初值呈敏感的依賴性,揭示了貌似隨機的現象背后可能隱藏的簡單規律,以求發現一大類復雜問題普遍遵循的共同規律性。

研發項目組織系統的各子系統具有相對獨立性和各自的特定功能及運行目標。對大型研發項目而言,研發活動所必需的條件,如資金、技術、人才、設施、政策、市場等分散在不同的子系統中,為不同的子系統所擁有。系統內各組織的差異性較大。因此,若將研發組織系統抽象成一個復雜網絡,各子系統抽象成復雜網絡的節點,那么各節點具有不同的結構,其動力學行為也有一定的差異,這樣組織間在傳遞信息時會出現時滯。這里我們選擇國內學者提出的節點結構互異的復雜網絡混沌同步方法,建立研發系統界面協同模型。

混沌理論中的混沌同步與控制是通過利用一個混沌系統的混沌信號來驅動和控制另外一個混沌信號,最終兩個系統狀態能夠趨于一致。假設研發項目系統具有m個子系統,每個子系統可抽象成一個節點。根據混沌理論,研發項目是一個混沌系統,每個子系統也可看成是具有不同內部結構的混沌子系統。因此,各節點的狀態方程是異結構的混沌系統,那么在不考慮其他子系統的作用時,子系統i的狀態方程可表示為:

3界面協同混沌控制方法

界面協同混沌控制就是根據不同的需要,從研發活動混沌行為中選出所需的周期信號或非周期信號,并對其實現穩定的有效控制。大型研發項目中大量子系統集體的、自發的、自動的協同合作效應,是系統自身內部各要素矛盾運動的結果。研發系統混沌發生的內因是研發系統內部各子系統(或要素)之間及內部子系統(或要素)和外部要素之間的非線性相互作用機制,外因則是其周圍的環境條件。諸多學者提出了實現混沌控制的方法。對于大型研發項目,界面協同混沌控制方法有兩大類型。

第一類是通過恰當的控制手段及途徑,有效地抑制混沌行為,使李雅普諾夫指數下降進而消除混沌。研發系統混沌所帶來的巨大波動,將使研發結果與預先設定的目標嚴重背離,使整個研發系統陷入混亂狀態,對研發進度、質量和成本均造成不利影響,對此應有效地抑制或消除混沌。對信息重疊水平較高的研發活動,加強交互的頻次,即通過過程控制降低界面強度,提高界面密度。如果產生子系統研發偏差,迅速通過子系統間局部協調,加快或減緩研發速度,使系統恢復穩定。這種控制方式主要利用混沌系統的本質特征,如對于初始點的敏感依賴性,來穩定已經存在于系統中的不穩定軌道。其優點在于不需要使用除系統輸出或狀態以外的任何有關給定被控系統的信息,不改變被控系統的結構,具有良好的軌道跟蹤能力和穩定性。其缺點在于要求一個比較精確的數學模型和輸入目標函數或軌道。對于研發項目,則需要以往相似程度較高、管理過程數據齊全的研發項目資料,協調成本相對較高。

第二類是選擇某一具有期望行為的軌道作為控制標。一般情況下,在混沌吸引子系統中的無窮多不穩定的周期軌道常被作為首選目標,其目的就是將系統的混沌運動軌跡轉換到期望的周期軌道上,使混沌系統能夠在極短的時間在許多不同的行為方式之間進行轉換。在系統內部可利用一個混沌子系統來擾動其他子系統,以使它們產生協同現象。這種反饋控制主要利用一個小的外部擾動,如一個小驅動信號、噪聲信號、常量偏置或系統參數的弱調制來控制混沌。根據“混沌運動背后隱藏著確定秩序”的觀點,系統管理者可以通過誘導隨機性“漲落”即混沌的產生,為系統產生有序結構提供新的契機。對于研發項目,一個設計任務可能有若干種不同的研發方案,當其中一個方案執行過程中出現研發不確定性較高的情況時,通過外界環境的變量(如需求、投資、新技術的介入等)的控制,改變其研發活動方式,使其回到穩定狀態。該控制方式的設計和使用都十分簡單,協調成本較低,但無法確保控制過程的穩定性。

上述兩種方式都是通過混沌動力學系統的稍微改變,使系統達到穩定狀態,不同點是前者屬于混沌控制,后者屬于混沌反控制。研發系統控制策略所遵循的原則是控制規則的設計須最小限度地改變原系統,從而對原系統的影響最小。因此,在控制混沌的具體操作中,最大限度地利用混沌的特性,確定控制目標和選取基本控制方法顯得非常關鍵。由于研發系統混沌現象復雜多樣,各種混沌控制方法各有處理混沌問題的優點,但目前對大型研發項目沒有一種方法是全面的或是唯一有效的,應視具體情況綜合運用。

4結論

本文總結了大型研發項目所包含的界面類型,并針對研發項目各組織間的異構性、信息時滯所引發的不同步問題,引入混沌理論對研發項目組織界面進行協同控制,建立研發系統界面協同模型,分析了研發系統界面協同的條件和過程。從理論上并闡述了對界面進行協同控制的兩類混沌控制方法。運用混沌理論對研發項目界面管理進行協同控制,為研發項目界面管理創新提供了理論支持。