复杂产品群智协同创新过程建模分析理论及方法研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:hnwkn2008
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随着用户对产品需求的不断提高,复杂产品设计面临着研发成本增加、设计能力不足、用户满意度低、设计有效性低等困境,越来越多的企业通过构建网络社区与外部群体智能资源协同完成复杂产品创新,形成一种新的群智协同产品创新模式。目前学术界很少关注复杂产品群智协同创新的理论框架、内部关系、过程稳定性等深层次的机理。为了解决复杂产品群智协同创新应用中的实际问题,探索其运行的规律和原理,本文针对复杂产品群智协同创新过程中的资源动态识别、资源汇聚不确定、过程不稳定等问题,研究了以下内容:(1)构建了复杂产品群智协同创新理论模型。针对目前缺少完整有效的复杂产品群智协同创新理论模型这一问题,本文首先分析了复杂产品群智协同创新的组织模式,给出了群智协同创新的定义,并总结出其具有开放性、多样性、不确定性、动态演化性等特征;然后深入分析了复杂产品群智协同创新的三个要素:创新项目、群智资源和群智社区;在此基础上,建立了复杂产品群智协同创新框架模型。研究成果为后文奠定了坚实的理论基础。(2)提出了复杂产品群智创新的成功因素模型、创新活动复杂性度量模型和知识表达方法。基于说服理论和创新扩散理论,建立了影响复杂产品群智创新项目成功的关键因素研究模型,并且进行了实证分析。结果表明:项目本身以及项目创建者和参与者都影响项目成功与否。从过程复杂性和问题复杂性两个角度入手,建立了创新活动复杂性度量模型,并提出了基于信息熵的复杂性度量方法。该方法能够准确地定量度量创新活动复杂性。以发现和计算社区知识以及群智资源的知识能力为目标,提出了基于本体的关键词集知识表达方法。该方法能方便快捷地从社区发布的内容中提取知识。(3)提出了基于参与行为的群智资源动态识别方法。群智资源参与行为既是社交行为也是创新行为。首先根据参与方式定义了用户交互关系建立方式,提出了用户交互关系矩阵构建方法,并生成交互关系网络图,分析网络特征。结果表明:用户呈现“核心-边缘”结构。然后以用户关系特征和创新特征为指标,采用K-Means聚类算法将用户分为不同类型,通过统计分析的方法,识别出六种不同角色类型,以及各类型用户在创新过程中的贡献数量和贡献质量。结果表明:不同用户类型的行为和能力存在很大差异。(4)提出了基于创新活动需求的群智资源动态聚合模型和方法。首先建立了创新活动需求模型,包括过程组织需求、问题解决需求和知识需求。然后建立了群智资源模型,包括资源类型能力模型、资源个体知识模型和资源数量动态变化模型。以满足需求为约束条件,基于设计需求和资源能力的匹配关系,研究并提出了两阶段资源动态聚合方法,第一阶段基于遗传算法,确定资源类型及数量,第二阶段基于文本相似度算法和蚁群算法,选择资源个体。通过案例分析表明,该聚合方法能够得到满足需求且交互度最高的优化群智资源组合。(5)提出了群智协同过程的群智资源优化配置方法。基于分层Petri网建立了项目过程模型,上层网络描述各创新活动之间的相互关系,替代变迁表示创新活动执行过程的逻辑关系。为了让更多用户资源参与创新过程,提高资源参加率,提出了资源优化配置模型和求解算法。通过案例分析表明,该模型和算法是合理有效的。为了让被配置的用户资源参与到相应的创新活动中,基于期望理论和网络民族志研究了资源参与的动机。对用户的行为数量和行为属性进行数值分析,得到行为期望和行为动机,为制定激励措施和管理方法提供了理论方法。本文从“要素-关系-系统”三个层面对群智协同创新进行了研究,研究成果完善和扩展了群智协同创新理论和方法,为群智协同创新的深入研究奠定基础,也能为其应用实践提供理论指导,具有较强的理论和实用价值。
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