基于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣的航天項(xiàng)目解耦方法研究
——以載人航天工程項(xiàng)目Z為例

■ 章朝奔 張善從

1.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)經(jīng)管學(xué)院 北京 100190

2.中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心 北京 100094

0 引言

近年來(lái),我國(guó)對(duì)航天項(xiàng)目研制需求迫切，型號(hào)研制呈井噴式發(fā)展,高密度發(fā)射將常態(tài)化。多型號(hào)研制與高密度發(fā)射對(duì)航天項(xiàng)目進(jìn)度有很強(qiáng)的剛性要求,傳統(tǒng)的型號(hào)研制管理模式已不能滿足當(dāng)下快速發(fā)展的需要。[1]就目前多數(shù)承接航天工程項(xiàng)目單位的實(shí)際狀況而言,項(xiàng)目進(jìn)度嚴(yán)重滯后，成本遠(yuǎn)超預(yù)估的現(xiàn)象頻繁發(fā)生，產(chǎn)生此類問(wèn)題的根源就在于缺乏有效的管理方法。項(xiàng)目管理人員在制定項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃時(shí)，因不能較好識(shí)別和處理好任務(wù)間耦合情況,使得任務(wù)在執(zhí)行過(guò)程中存在大量的反饋返工現(xiàn)象,嚴(yán)重影響研制效率。[2]因此研究新的管理方法來(lái)為降低航天項(xiàng)目總體耦合度成為迫切要解決的問(wèn)題。

設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣（Design Structure Matrix,DSM）作為項(xiàng)目管理任務(wù)排序的數(shù)字建模方法，具有較強(qiáng)的表達(dá)任務(wù)關(guān)系，提供直觀分析的優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外部分項(xiàng)目管理領(lǐng)域里得到的應(yīng)用。Rosnani Ginting 等[3]指出設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣具有直觀表述項(xiàng)目任務(wù)關(guān)系，方便項(xiàng)目管理里人員進(jìn)行優(yōu)化的特點(diǎn)。麻省理工大學(xué)的Eppinger Steven D,Browning Tyson R[4]對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣的概念及應(yīng)用場(chǎng)景開展了論述，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣能夠較好運(yùn)用于產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)度優(yōu)化。Toufik Boudouh 等[5]通過(guò)文獻(xiàn)綜述，提出利用設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣對(duì)項(xiàng)目任務(wù)重新排序可以有效減少任務(wù)反饋的數(shù)量。李艷[6]通過(guò)研究設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣成功對(duì)產(chǎn)品開發(fā)的進(jìn)度進(jìn)行改善。楊青等[7]進(jìn)一步證實(shí)了設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣在復(fù)雜研發(fā)項(xiàng)目建模與優(yōu)化研究的可行性。楊寶森等[8]基于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣建立了關(guān)系模型，迭代模型，重疊模型，上下游約束，層次模型五種模型用以描述項(xiàng)目任務(wù)關(guān)系。辛君捷[9]利用設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣對(duì)航空武器裝備復(fù)雜研制過(guò)程的耦合度較高的任務(wù)進(jìn)行識(shí)別，提出對(duì)應(yīng)的改進(jìn)措施減少高耦合度任務(wù)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度的影響。羅新星[10]首次在軟件開發(fā)項(xiàng)目上使用設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)矩陣優(yōu)化項(xiàng)目流程，進(jìn)一步拓寬了設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣應(yīng)用場(chǎng)景。陳庭貴,琚春華[11]提出將反饋數(shù)量較大任務(wù)轉(zhuǎn)為流程上游任務(wù)，實(shí)現(xiàn)任務(wù)信息傳遞由反饋轉(zhuǎn)為前饋，降低了流程反饋帶來(lái)的迭代返工次數(shù)的項(xiàng)目任務(wù)解耦方法。

從上述的研究可知，學(xué)者們對(duì)耦合度的計(jì)算與降低耦合度的研究相對(duì)較少。有關(guān)研究所提出的任務(wù)反饋數(shù)量最少的優(yōu)化方法實(shí)際效果與理論效果存在一定的差距。本文基于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣，構(gòu)建項(xiàng)目耦合度函數(shù)，提出一種利用遺傳算法尋找較少的任務(wù)反饋和任務(wù)耦合的排序來(lái)降低項(xiàng)目總體耦合度的方法，并與任務(wù)反饋數(shù)量最少的解耦方法做出比較。

1 項(xiàng)目管理任務(wù)關(guān)系優(yōu)化方法

1.1 任務(wù)關(guān)系建模

Donald Steward在1981年引入設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣來(lái)分析信息流，它是一個(gè)n階方陣，用于顯示矩陣中的各個(gè)元素的交互關(guān)系，有利于對(duì)復(fù)雜項(xiàng)目進(jìn)行可視化分析。[12]

制定項(xiàng)目流程首先需對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分解，將項(xiàng)目拆分為一個(gè)個(gè)獨(dú)立的，可操作的任務(wù)，該過(guò)程被稱作項(xiàng)目任務(wù)分解。[13]在項(xiàng)目任務(wù)層面,項(xiàng)目管理人員對(duì)項(xiàng)目?jī)?nèi)任務(wù)的關(guān)系進(jìn)行判斷，建立設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣，確定任務(wù)間的信息前饋反饋關(guān)系。

若將某項(xiàng)目分解為n 項(xiàng)子任務(wù)(t1,t2,···,tn)，其子項(xiàng)目構(gòu)成n階設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣Aij方陣：

在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣中，aij=1 定義任務(wù)間發(fā)生了信息傳遞。若i ＞j 表示矩陣下三角區(qū)任務(wù)i 對(duì)任務(wù)j 產(chǎn)生信息前饋；若i ＜j 表示矩陣上三角區(qū)任務(wù)i對(duì)任務(wù)j產(chǎn)生信息反饋。[14]項(xiàng)目中任務(wù)信息反饋往往造成局部的迭代返工現(xiàn)象，若i 與j 相差值較大，表明任務(wù)信息反饋傳遞距離較遠(yuǎn)，需要迭代返工的任務(wù)數(shù)量較多。

通過(guò)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣，可將項(xiàng)目任務(wù)間存在的串行、并行以及耦合3種任務(wù)關(guān)系轉(zhuǎn)化為矩陣形式。[15]相較項(xiàng)目流程圖，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣能夠更加直觀表現(xiàn)任務(wù)繁多復(fù)雜、耦合度高的項(xiàng)目。項(xiàng)目任務(wù)關(guān)系與設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣賦值對(duì)應(yīng)關(guān)系見表1。

表1 任務(wù)關(guān)系轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣

將任務(wù)關(guān)系通過(guò)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣表達(dá)后，對(duì)反饋數(shù)量較多的任務(wù)執(zhí)行順序進(jìn)行調(diào)整，降低項(xiàng)目總體耦合度[16]調(diào)整項(xiàng)目所分解的任務(wù)的順序，如圖1(a)所示，任務(wù)F 不依賴其他任務(wù)的輸入，只有對(duì)任務(wù)C 與任務(wù)E 的反饋。將任務(wù)F的順序從末位調(diào)至首位，圖1(c)為調(diào)整任務(wù)F后的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣，矩陣上三角的非零數(shù)減少，項(xiàng)目表現(xiàn)為任務(wù)F對(duì)任務(wù)C與任務(wù)E的反饋轉(zhuǎn)為前饋。

圖1 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣任務(wù)調(diào)序

1.2 項(xiàng)目任務(wù)優(yōu)化

一般地，為了避免過(guò)多任務(wù)反饋所帶來(lái)的進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)，需經(jīng)過(guò)多次任務(wù)順序調(diào)換，使得設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣滿足式(1)中任務(wù)反饋總數(shù)Fb值最低的條件[17]。

Fb值反應(yīng)了項(xiàng)目任務(wù)反饋總數(shù)，單以項(xiàng)目任務(wù)反饋總數(shù)進(jìn)行流程尋優(yōu)，可能獲得多個(gè)對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目任務(wù)排序不同解，其所對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目任務(wù)關(guān)系不同，部分排序存在任務(wù)反饋總數(shù)低但任務(wù)反饋回路跨度較大的排序，大反饋回路任務(wù)無(wú)法避免路徑上多項(xiàng)任務(wù)迭代返工的傳遞，降低了項(xiàng)目解耦優(yōu)化效果。

結(jié)合項(xiàng)目管理實(shí)際，在任務(wù)反饋總數(shù)較少但任務(wù)反饋跨度較大的情況下，項(xiàng)目依然存著較大數(shù)量的任務(wù)迭代返工情況，項(xiàng)目任務(wù)耦合程度不僅與任務(wù)總反饋數(shù)相關(guān)，更與任務(wù)反饋的前序任務(wù)與任務(wù)反饋任務(wù)數(shù)量之比及任務(wù)反饋跨度相關(guān)[18]，構(gòu)建式（2）任務(wù)耦合程度函數(shù)Fc：

當(dāng)項(xiàng)目任務(wù)量較大，n 項(xiàng)任務(wù)需要進(jìn)行n!比對(duì)，無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單的任務(wù)調(diào)序與手動(dòng)計(jì)算獲得最優(yōu)解為了使得設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣更具實(shí)用性，通過(guò)引入智能算法對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣的排序最優(yōu)值進(jìn)行求解，以獲得項(xiàng)目總體任務(wù)最低耦合度的最優(yōu)任務(wù)排序。

2 智能尋優(yōu)算法

遺傳算法（Genetic Algorithm,GA）[19]是模擬達(dá)爾文生物進(jìn)化論的自然選擇和遺傳學(xué)機(jī)理的生物進(jìn)化過(guò)程的計(jì)算模型，是一種通過(guò)模擬自然進(jìn)化過(guò)程搜索最優(yōu)解的方法。其主要特點(diǎn)是直接對(duì)結(jié)構(gòu)對(duì)象進(jìn)行操作，不存在求導(dǎo)和函數(shù)連續(xù)性的限定；具有內(nèi)在的隱并行性和更好的全局尋優(yōu)能力；采用概率化的尋優(yōu)方法，不需要確定的規(guī)則就能自動(dòng)獲取和指導(dǎo)優(yōu)化的搜索空間，自適應(yīng)地調(diào)整搜索方向。遺傳算法以一種群體中的所有個(gè)體為對(duì)象，并利用隨機(jī)化技術(shù)指導(dǎo)對(duì)一個(gè)被編碼的參數(shù)空間進(jìn)行高效搜索。

遺傳算法基本實(shí)現(xiàn)流程如圖2所示：

圖2 遺傳算法基本流程

因此，利用遺傳算法可將排序?qū)?yōu)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為獲得滿足適應(yīng)度函數(shù)最大值的種群，其種群染色體對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣任務(wù)排序即為項(xiàng)目任務(wù)最優(yōu)排序。

2.1 染色體交叉變異原則

采用任務(wù)編碼方式，在一個(gè)具有n項(xiàng)任務(wù)的項(xiàng)目中，可通過(guò)任務(wù)關(guān)系建模，獲得n階設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣，將任務(wù)由1至n非重復(fù)構(gòu)成n位染色體，通過(guò)初始種群生成隨機(jī)順序染色體，經(jīng)過(guò)遺傳選擇交叉變異生成子群的方式來(lái)進(jìn)行改變?nèi)蝿?wù)順序的項(xiàng)目總體任務(wù)耦合度計(jì)算，交叉變異規(guī)則如圖3所示。每一類子群所攜帶染色體對(duì)應(yīng)一種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣任務(wù)排序，對(duì)子代種群進(jìn)行交叉變異處理替換父群中低適應(yīng)度的個(gè)體，使得每代種群的適應(yīng)度不低于上一代種群，直至獲得最高適應(yīng)度的子群。[20]

圖3 染色體交叉、變異規(guī)則

子代染色體交叉與變異需滿足如下規(guī)則：父群適應(yīng)度函數(shù)值較大者，可以保持較為完整的染色體長(zhǎng)度。染色體變異概率視種群染色體長(zhǎng)度而定。

2.2 適應(yīng)度函數(shù)構(gòu)建

遺傳算法適應(yīng)度是種群對(duì)環(huán)境的適應(yīng)程度的表現(xiàn)，適應(yīng)度函數(shù)值越大，表現(xiàn)為種群對(duì)環(huán)境適應(yīng)度越高，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣任務(wù)排序中，表現(xiàn)其排序任務(wù)間耦合度較低。

將設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣的行i與列j作為變量，通過(guò)遺傳算法進(jìn)行尋優(yōu)，求得最優(yōu)任務(wù)安排計(jì)劃。定義適應(yīng)度函數(shù)Fs：1

其適應(yīng)度函數(shù)表現(xiàn)形狀為，個(gè)體染色體序列所對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目任務(wù)總體耦合度較大，其適應(yīng)度函數(shù)值較小，通過(guò)遺傳算法尋優(yōu)適應(yīng)度函數(shù)值最大者即為項(xiàng)目任務(wù)總體耦合最小者。

2.3 遺傳算子選擇方法與遺傳算法終結(jié)

算子選擇策略為輪盤賭選擇策略，即子群將染色體傳入下代種群的概率為該子群的適應(yīng)度呈正比，適應(yīng)度大的個(gè)體將染色體傳入下代，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)種群的適應(yīng)度保持優(yōu)化。

算子交叉規(guī)則為適應(yīng)度比值法，如式(4)R 值表示子群保留父群染色體比例為父群1 與父群2 的各自適應(yīng)度與二者適應(yīng)度總和之比，適應(yīng)度高的父群獲得染色體保留比例高，當(dāng)父群1 與父群2 保留的染色體上的數(shù)發(fā)生重復(fù)時(shí)，對(duì)保留染色體比例少的父群從前至后檢索未重復(fù)數(shù)字補(bǔ)足染色體。

算子變異規(guī)則為隨機(jī)點(diǎn)交換，若染色體長(zhǎng)度為n時(shí)，隨機(jī)選擇i,j兩點(diǎn)且i ＜j ＜n。i，j為染色體第i位與第j位基因值，將二者位置對(duì)調(diào)后視作染色體變異，以概率Cm值對(duì)染色體進(jìn)行變異作為子群，替換被淘汰的適應(yīng)度較低的個(gè)體。

算法終結(jié)策略為適應(yīng)度函數(shù)值達(dá)到最大保持多無(wú)變化或者子群代數(shù)已經(jīng)達(dá)到所設(shè)置的最大值位置。

3 應(yīng)用實(shí)例研究

本文以載人航天工程Z項(xiàng)目為實(shí)證研究案例。項(xiàng)目描述：該項(xiàng)目為試驗(yàn)載荷提供滿足非牛頓引力實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求的超高微重力環(huán)境水平，加速度計(jì)為實(shí)驗(yàn)傳輸重力參數(shù)；工程電子學(xué)設(shè)計(jì)保證有效載荷供電與元器件運(yùn)行環(huán)境，避免電磁干擾帶來(lái)的數(shù)據(jù)記錄影響；結(jié)構(gòu)熱工藝設(shè)計(jì)確保有效載荷在執(zhí)行空間任務(wù)時(shí)面對(duì)復(fù)雜的空間環(huán)境有著較好的適應(yīng)性；工裝設(shè)計(jì)保證產(chǎn)品運(yùn)輸損壞，涉及較多產(chǎn)品接口匹配問(wèn)題；地檢設(shè)備模擬各項(xiàng)零部件，測(cè)試系統(tǒng)接口統(tǒng)一性；結(jié)構(gòu)件為該裝置提供機(jī)械支撐；六性設(shè)計(jì)確保該裝置在空間環(huán)境下正常工作；核心部組件設(shè)計(jì)確保其功能實(shí)現(xiàn)。承研項(xiàng)目重要性高。

Z項(xiàng)目主要由8個(gè)任務(wù)構(gòu)成如圖4所示，項(xiàng)目具體的所含任務(wù)為加速度計(jì)設(shè)計(jì)、工程電子學(xué)設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)熱工藝設(shè)計(jì)、地檢設(shè)備設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)、六性詳細(xì)設(shè)計(jì)、核心部組件設(shè)計(jì)。為了通過(guò)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣表達(dá)任務(wù)間關(guān)系，將項(xiàng)目Z的8項(xiàng)任務(wù)由A至H編號(hào)。

圖4 載人航天工程項(xiàng)目Z任務(wù)分解

選擇該項(xiàng)目的原因如下：代表性。Z 項(xiàng)目嚴(yán)格按照載人航天工程項(xiàng)目頂層規(guī)范執(zhí)行，其項(xiàng)目管理模式，項(xiàng)目研制流程編制具有載人航天工程項(xiàng)目的代表性，該項(xiàng)目?jī)?yōu)化所得的結(jié)論也適用于其他系統(tǒng)載人航天項(xiàng)目；典型性。Z項(xiàng)目包含六性設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、電子學(xué)設(shè)計(jì)以及地檢設(shè)計(jì)，與各承研單位項(xiàng)目有著較多近似任務(wù)。該項(xiàng)目包含良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，方便獲取更優(yōu)良的項(xiàng)目數(shù)據(jù)，可作為載人航天工程項(xiàng)目管理方法應(yīng)用實(shí)踐的典型代表。

3.1 初始設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣

項(xiàng)目管理人員通過(guò)專家調(diào)查法結(jié)合德爾菲法，充分了解項(xiàng)目任務(wù)之間的前饋與反饋關(guān)系后，用摩爾值表達(dá)任務(wù)間的串行、并行及耦合關(guān)系，獲得載人航天工程項(xiàng)目Z初始任務(wù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣。載人航天工程項(xiàng)目Z設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣如圖5所示。

圖5 項(xiàng)目Z初始設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣

在項(xiàng)目Z中，任務(wù)G六性詳細(xì)設(shè)計(jì)，需要給工程電子學(xué)設(shè)計(jì)，工裝設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)熱工藝設(shè)計(jì)、地檢設(shè)計(jì)進(jìn)行提供詳細(xì)參數(shù)與接口標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)工裝設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)熱工藝設(shè)計(jì)需要來(lái)自工程電子學(xué)設(shè)計(jì)的信息輸入。整個(gè)項(xiàng)目流程中，矩陣上三角任務(wù)反饋總數(shù)為9，且存在著3 個(gè)超過(guò)總?cè)蝿?wù)數(shù)量半數(shù)的大反饋回路與3個(gè)多任務(wù)反饋回路。由此可見，項(xiàng)目Z 初始設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)所表示的項(xiàng)目流程耦合度較高。

3.2 遺傳算法尋優(yōu)

在該項(xiàng)目中，8 個(gè)任務(wù)共存在40320 種任務(wù)排序可能。通過(guò)python 編程，導(dǎo)入圖5 項(xiàng)目Z 初始設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣，結(jié)合遺傳算法對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣任務(wù)排序進(jìn)行尋優(yōu)，具體參數(shù)設(shè)計(jì)如下，群體規(guī)模T 為100，種群交叉概率0.7，種群變異概率0.3，終結(jié)條件為進(jìn)化200代數(shù)。

適應(yīng)度是個(gè)體對(duì)環(huán)境的適應(yīng)程度的表現(xiàn)，適應(yīng)度函數(shù)值越大，表現(xiàn)為個(gè)體對(duì)環(huán)境適應(yīng)度越高，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣任務(wù)排序中，其表現(xiàn)形式為排序任務(wù)間耦合度較低。將8項(xiàng)任務(wù)生成初始種群后，進(jìn)行遺傳選擇，交叉與變異，交叉方式為式(4)值，比對(duì)適應(yīng)度函數(shù)式(3)大小，進(jìn)化200代后種群后輸出優(yōu)化后設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣。

經(jīng)過(guò)遺傳算法尋優(yōu)后得圖6 任務(wù)排序的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣。

圖6 優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣

優(yōu)化后的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)輸出任務(wù)順序?yàn)榱栽敿?xì)設(shè)計(jì)、加速度計(jì)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)熱工藝設(shè)計(jì)、工程電子學(xué)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)、核心部組件設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、地檢設(shè)備設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣右上方的反饋任務(wù)數(shù)量減少，只存在AD 兩項(xiàng)耦合任務(wù)，項(xiàng)目整體任務(wù)耦合度較低。

項(xiàng)目任務(wù)實(shí)際來(lái)看，六性詳細(xì)設(shè)計(jì)任務(wù)靠后往往會(huì)導(dǎo)致構(gòu)熱工藝設(shè)計(jì)、工程電子學(xué)設(shè)計(jì)及工裝設(shè)計(jì)、地檢設(shè)備返工，提前制定詳細(xì)六性設(shè)計(jì)可以有效避免四項(xiàng)任務(wù)的返工，減少任務(wù)間信息協(xié)調(diào)時(shí)間。加速度計(jì)設(shè)計(jì)需要接收來(lái)自結(jié)構(gòu)熱工藝設(shè)計(jì)及工程電子學(xué)設(shè)計(jì)的反饋，加速度計(jì)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)熱工藝設(shè)計(jì)及工程電子學(xué)設(shè)計(jì)任務(wù)間涉及接口匹配問(wèn)題與電子學(xué)參數(shù)問(wèn)題，在實(shí)際工作中可以將結(jié)構(gòu)熱工藝設(shè)計(jì)及工程電子學(xué)設(shè)計(jì)兩項(xiàng)任務(wù)并行執(zhí)行，并保證兩項(xiàng)任務(wù)能及時(shí)給加速度計(jì)設(shè)計(jì)的信息反饋，避免產(chǎn)生工程短線。

3.3 項(xiàng)目任務(wù)優(yōu)化效果計(jì)算

執(zhí)行遺傳算法獲得最終項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣，需要對(duì)項(xiàng)目任務(wù)優(yōu)化效果進(jìn)行對(duì)比計(jì)算。為比較最少任務(wù)反饋數(shù)優(yōu)化與最低耦合度優(yōu)化效果，對(duì)該項(xiàng)目做最少任務(wù)反饋數(shù)優(yōu)化的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣如圖7所示。

圖7 最少任務(wù)反饋數(shù)優(yōu)化

根據(jù)式1與式2，可以分別計(jì)算出最少任務(wù)反饋數(shù)排序與最低耦合度任務(wù)排序載人航天工程項(xiàng)目Z任務(wù)優(yōu)化前后的任務(wù)反饋總數(shù)與任務(wù)總體耦合度，表2 為項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣優(yōu)化前后對(duì)比數(shù)據(jù)。

表2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣優(yōu)化前后對(duì)比

載人航天工程項(xiàng)目Z的初始設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣通過(guò)遺傳算法尋優(yōu)后，其輸出結(jié)果的矩陣中任務(wù)反饋總數(shù)降低了7，任務(wù)反饋總數(shù)為優(yōu)化前的0.22。任務(wù)耦合度值比優(yōu)化前減少了92.2%，項(xiàng)目中大任務(wù)反饋回路消失，多任務(wù)反饋回路，多任務(wù)耦合優(yōu)化為任務(wù)間數(shù)量較多的大反饋回路變?yōu)閿?shù)量為1 和任務(wù)跨度為1 的小回路。相較最少任務(wù)反饋數(shù)排序，項(xiàng)目任務(wù)耦合度得到進(jìn)一步降低，從而有效地避免了頻繁的任務(wù)反饋和任務(wù)耦合導(dǎo)致任務(wù)重復(fù)而造成項(xiàng)目進(jìn)度滯后的問(wèn)題。

4 結(jié)論

本文針對(duì)航天工程項(xiàng)目復(fù)雜，內(nèi)部迭代繁多，任務(wù)耦合嚴(yán)重，現(xiàn)行項(xiàng)目管理方法難以直觀表達(dá)項(xiàng)目任務(wù)關(guān)系，對(duì)項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行解耦優(yōu)化的問(wèn)題，提出如下解決方法：

（1）利用設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣將任務(wù)流程通過(guò)矩陣表達(dá)，矩陣上三角區(qū)反映項(xiàng)目任務(wù)總體反饋情況，項(xiàng)目管理人員可通過(guò)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣對(duì)反饋數(shù)量較多的任務(wù)進(jìn)行識(shí)別。

（2）改進(jìn)項(xiàng)目任務(wù)排序?qū)?yōu)目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建基于反饋長(zhǎng)度與反饋影響程度的項(xiàng)目任務(wù)耦合度評(píng)價(jià)函數(shù)對(duì)原有設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣排序存在的上三角的任務(wù)反饋數(shù)量多，項(xiàng)目任務(wù)耦合度較高的問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化。

（3）通過(guò)遺傳算法解決設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣任務(wù)流程排序?qū)?yōu)計(jì)算問(wèn)題。構(gòu)建尋求項(xiàng)目總體任務(wù)耦合度最低的目標(biāo)函數(shù)，結(jié)合載人航天工程項(xiàng)目Z 案例實(shí)證。結(jié)果表明，求解輸出后的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣任務(wù)反饋的大回路反饋數(shù)明顯減少，項(xiàng)目任務(wù)總體耦合度得到了降低，避免了工程短線發(fā)生。