产品复杂关系网络建模及其动力演化研究(2)

来源:网络(转载) 作者:张其历 郝永涛 发表于:2012-07-05 15:06  点击:
【关健词】复杂网络;动力演化;复杂产品
2.2复杂产品设计的复杂性动力学演化模型的建立 在以上复杂产品复杂系统及其关系网络的模型之上,需要研究行之有效的演化推理模型,来解决复杂产品设计过程中,产品状态和功能结构变化的过程模型建模问题,目的是能

  2.2复杂产品设计的复杂性动力学演化模型的建立
  在以上复杂产品复杂系统及其关系网络的模型之上,需要研究行之有效的演化推理模型,来解决复杂产品设计过程中,产品状态和功能结构变化的过程模型建模问题,目的是能够深刻的刻画复杂产品在设计过程中的状态演化和功能分解合并过程,并在结构上体现这种变化。复杂产品的复杂性突出地体现在复杂产品内部的复杂关系上,在产品的行为基础上功能结构映射下,这个复杂网络具有自组织、自反应的能力,针对这个复杂产品的复杂网络,我们提出“自组织产品复杂网络”的概念,就是从复杂网络来描述和分析复杂产品的复杂关系。
  从时间和空间的维度看,复杂产品的子产品群落经历着产生、壮大、衰退和消亡这四个过程,并且这四个过程循环反复,无限迭代。从宏观角度看,由于功能结构的映射关系存在,为实现某一特定功能,便会有相应的子产品群落存在,这便是子产品群落的产生;通过对此功能的不断优化或者扩展,子产品群落的规模不断扩大,功能不断强化;但由于新技术或者其他因素的产生,存在某种能够实现相应功能但群落规模小得多产品群落,原先的产品群落不再有竞争优势,此时子产品群落开始萎缩和衰退;如果原先的功能能够被新生群落所完全代替,此时子产品群落便处于消亡的阶段了。从微观角度看,由于复杂产品的功能具有非线性性,因此子功能的载体——子部件之间形成的关系网络也具有非线性性,从而导致复杂性动力学演化无论从时间维度还是空间维度都具有非线性性。如果满足特定条件,产品的复杂性在某一个时间节点或者空间节点会发生突变,上升为另外一种状态并且能维持很长时间,从而引发产品群落演化替代。
  群体智能中的群体指的是多个相互之间可以进行直接或者间接进行信息交流的主体,并且通过主体间的合作能够有效地求解分布问题;而所谓群体智能指的是具有有限智能的主体通过合作表现出高级智能的现象,因此,我们提出基于群体智能的复杂性时空演化模型。在演化过程中,产品种群作为一个单一智能体,产品群落是由若干产品种群组成的大智能体。种群之间的相互交流和外部信息对群落的激励推动演化不断向前,在时间维度上,不断有新的智能体诞生和旧的智能体消亡;在空间维度上,所有智能体都会有壮大和衰退的过程,对应到产品种群上就是功能的强化与萎缩。通过智能体的协同演化,最终达到理想的状态。
  产品完整功能与当前状况的落差是产品设计复杂性动力学演化的根本动力。复杂性的演化是为了实现产品功能进行的,如果没有更高层次功能需求的驱动,复杂性演化便会停滞。但是,复杂性演化具有自组织和自发性的特征,复杂性演化过程中需要与外界不断交换信息,通过涨落和突变,使得子产品群落规模和复杂性关系网络不断进化,这是一个不断前进的螺旋式上升过程。因此,通过针对演化过程的自组织性,自发性,以及在这种群体环境下的自组织演变过程,可以探究复杂产品复杂性演化过程中子产品群落在时间和空间上所处状态及状态间转换的形式和原因。
  如图1所示,产品种群在时间和空间维度上,在外界激励的作用下,会经历产生、壮大、衰退和消亡这四个阶段,相应的关系网络会在某一节点上发生突变,这种突变是非线性的,因此通过引入群体智能的概念,将一个个产品种群看做单一智能体,以此来建立复杂性动力学时空演化模型。
  
  图1复杂产品设计的复杂性动力学演化模型
  3结论
  本文提出复杂产品功能组件的复杂关系网络建模及其动力演化研究,用构建复杂网络的方法描述、表示复杂产品,从而给复杂产品的描述分析带来便利,从而使复杂产品研制周期更短、质量更好、成本更低、知识含量更高。
  参考文献:
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