陽(yáng)青璇

四川大學(xué)匹茲堡學(xué)院,四川 成都 610065

0 引言

邊緣計(jì)算(EC)和人工智能(AI)相結(jié)合產(chǎn)生了邊緣智能(EI)這一新興技術(shù)。邊緣智能計(jì)算是指在5G邊緣提供各類(lèi)AI推理算法資源和相應(yīng)的可編程AI計(jì)算資源,通過(guò)EI將AI模型和AI推理下沉到網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備側(cè),可以保護(hù)用戶本地?cái)?shù)據(jù)的安全性和減小網(wǎng)絡(luò)上行帶寬的容量,進(jìn)一步提供超低時(shí)延、高安全性的服務(wù)。

EI項(xiàng)目目前采用基于瀑布模型[1]的產(chǎn)品研發(fā)流程,對(duì)過(guò)程流暢度要求較高。為了深入理解并優(yōu)化該過(guò)程,本文采用了層次分析法(AHP)[2]對(duì)EI研發(fā)階段的效率影響因素進(jìn)行了全面探索。

層次分析法是一種決策方法,用于處理復(fù)雜的、多因素的問(wèn)題,該方法通過(guò)構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型、定性和定量的判斷、計(jì)算權(quán)重等步驟,確定各個(gè)因素對(duì)整體目標(biāo)的影響程度[3]。在EI研發(fā)階段,需要確定哪些因素對(duì)研發(fā)效率影響最大,以便更有效地分配資源,提高研發(fā)效率。

本文以人員、機(jī)器、材料、方法、環(huán)境為主要影響因素進(jìn)行展開(kāi),用5Why[4]方法對(duì)各因素進(jìn)行分層,并逐層剖析每個(gè)特性問(wèn)題的主要直接原因。再利用APH方法對(duì)這些原因進(jìn)行排序并可視化。本文旨在為相關(guān)領(lǐng)域的研究者和實(shí)踐者提供有價(jià)值的見(jiàn)解,希望這一研究能為EI技術(shù)的發(fā)展和推廣提供有力的理論支持,從而推動(dòng)邊緣智能在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,為人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展帶來(lái)更多便利和價(jià)值。

1 現(xiàn)狀與問(wèn)題分析

1.1 現(xiàn)狀分析

在科技界,邊緣智能(EI)已經(jīng)嶄露頭角,將計(jì)算能力分散到網(wǎng)絡(luò)的邊緣,為大數(shù)據(jù)分析和人工智能算法提供實(shí)時(shí)處理的能力。然而,EI項(xiàng)目在研發(fā)流程中,常出現(xiàn)流程堵塞和效率低下等問(wèn)題,主要因市場(chǎng)變化,產(chǎn)品功能需求不斷變更,開(kāi)發(fā)人員須根據(jù)市場(chǎng)需求進(jìn)行產(chǎn)品改進(jìn),導(dǎo)致了EI項(xiàng)目研發(fā)周期長(zhǎng),流程靈活性低。

EI項(xiàng)目目前采用基于瀑布模型的產(chǎn)品研發(fā)流程。此模型需要較高的過(guò)程流暢度,若出現(xiàn)流程阻塞,則會(huì)導(dǎo)致流程周期延長(zhǎng),產(chǎn)品更新迭代效率低,加重對(duì)市場(chǎng)變更的響應(yīng)滯后。

利用5Why分析方法,在EI研發(fā)階段中,影響效率的因素分為人員、機(jī)器、材料、方法、環(huán)境。人員方面,人員技能不足和管理模式不當(dāng)造成了工作效率低;機(jī)器方面,代碼工具的一致性和合理性影響了成員工作效率;材料方面,EI研發(fā)過(guò)程中所涉及的材料主要包括軟件資源和數(shù)據(jù)集,過(guò)程文檔和數(shù)據(jù)的質(zhì)量會(huì)直接影響了解用戶需求的效率;方法方面,目前,邊緣智能研發(fā)過(guò)程中采用的方法是瀑布模型,模型的靈活性和應(yīng)變性有待提高,在研發(fā)過(guò)程中,始終面臨諸如資源分配、進(jìn)度控制等挑戰(zhàn);環(huán)境方面,目前產(chǎn)品在用戶端始終存在諸多環(huán)境問(wèn)題,例如服務(wù)器無(wú)法連接、部署環(huán)境中無(wú)法運(yùn)行。

1.2 問(wèn)題分析

1.2.1 人員因素

在生產(chǎn)過(guò)程中,操作人員的情緒波動(dòng)與技能的欠缺會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量低下,不熟悉產(chǎn)品邏輯與操作流程會(huì)導(dǎo)致開(kāi)發(fā)進(jìn)度延期。EI項(xiàng)目存在3個(gè)問(wèn)題:作業(yè)人員延期提交代碼、遺漏交付文檔、團(tuán)隊(duì)成員工作交叉。

首先,操作成員未執(zhí)行代碼走查,導(dǎo)致部分成員未遵循代碼規(guī)范,從而造成了代碼無(wú)法通過(guò)測(cè)試;而團(tuán)隊(duì)內(nèi)部和跨部門(mén)溝通的低效,造成了產(chǎn)品與研發(fā)人員對(duì)產(chǎn)品需求不到位,因此,操作人員會(huì)延遲代碼的提交時(shí)間。其次,由于管理制度不夠成熟、執(zhí)行不到位,文檔輸出檢查單未能制定,因此造成了交付文檔的遺漏。最后,公司資源的分配不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致人員跨項(xiàng)目復(fù)用,從而造成了工作的交叉。

1.2.2 機(jī)器因素

EI項(xiàng)目存在2個(gè)直接問(wèn)題:代碼同步效率低、代碼倉(cāng)庫(kù)混亂。其一,操作人員缺乏工具使用指導(dǎo)手冊(cè),且團(tuán)隊(duì)新成員對(duì)代碼不熟悉,使得代碼同步效率低;其二,因缺乏代碼倉(cāng)庫(kù)管理規(guī)范,成員按個(gè)人意愿創(chuàng)建代碼庫(kù),使倉(cāng)庫(kù)混亂。

1.2.3 材料因素

材料導(dǎo)致EI項(xiàng)目特性問(wèn)題產(chǎn)生的直接原因包括需求確認(rèn)周期長(zhǎng)、過(guò)程文檔質(zhì)量低。

其一,受研發(fā)流程約束,在需求設(shè)計(jì)完成后才能進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程,從而延長(zhǎng)了文檔編制耗時(shí);需求評(píng)審參與方管理不到位,組織會(huì)議的效率低下,延長(zhǎng)了評(píng)審耗時(shí),因此,使需求確認(rèn)的時(shí)間周期延長(zhǎng)。其二,文檔要求不明確、因?qū)Ξa(chǎn)品需求理解不到位而導(dǎo)致的文檔輸出不達(dá)標(biāo),造成了過(guò)程文檔質(zhì)量降低。

1.2.4 方法因素

方法因素方面導(dǎo)致EI項(xiàng)目特性問(wèn)題產(chǎn)生的直接原因主要有:需求變更耗時(shí)長(zhǎng)、緊急功能需求開(kāi)發(fā)進(jìn)度慢、研發(fā)過(guò)程評(píng)審活動(dòng)耗時(shí)長(zhǎng)。

其一,需求變更耗時(shí)長(zhǎng)的根本原因是研發(fā)流程應(yīng)變性差,無(wú)法及時(shí)應(yīng)對(duì)隨時(shí)隨刻的需求變更審批環(huán)節(jié);其二,在開(kāi)發(fā)過(guò)程中,瀑布模型要求從需求重新導(dǎo)入開(kāi)發(fā)過(guò)程,導(dǎo)致了緊急功能需求開(kāi)發(fā)速度緩慢,而研發(fā)管理與質(zhì)量管理活動(dòng)未能有效整合,導(dǎo)致了評(píng)審活動(dòng)增多、耗時(shí)長(zhǎng)。

1.2.5 環(huán)境因素

環(huán)境因素方面導(dǎo)致EI項(xiàng)目特性問(wèn)題產(chǎn)生的直接原因是軟件無(wú)法部署運(yùn)行、軟件運(yùn)行服務(wù)器無(wú)法連接。導(dǎo)致軟件無(wú)法部署運(yùn)行的原因一是軟件運(yùn)行組件安裝不完整,二是軟件運(yùn)行組件版本不匹配,從而導(dǎo)致了依賴(lài)環(huán)境組件錯(cuò)漏。軟件運(yùn)行服務(wù)器無(wú)法連接的原因是網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)期間未提交VPN訪問(wèn)申請(qǐng),內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)安全會(huì)導(dǎo)致服務(wù)器斷聯(lián)。將各因素匯總繪出魚(yú)骨圖,如圖1所示。

圖1 各因素匯總魚(yú)骨圖

2 AHP因素分析

2.1 構(gòu)造判斷矩陣

首先,建立層次圖,如圖2所示。

圖2 層次結(jié)構(gòu)圖

其次,基于層次圖,采用同級(jí)比較的方式,利用九級(jí)標(biāo)度法讓專(zhuān)家對(duì)其進(jìn)行打分,比較同層2個(gè)因素對(duì)上一層因素的影響程度(見(jiàn)表1)。

表1 AHP層次分析重要程度量化表

最后,打分結(jié)果如下。

1)建立B層判斷矩陣如下。

人員機(jī)器材料方法環(huán)境人員15215機(jī)器1/511/41/61材料1/2411/33方法16316環(huán)境1/511/31/61

2)C層判斷矩陣如下所示。

人員因素判斷矩陣(C1):

提交代碼速度是否遺漏交付文檔成員工作交叉提交代碼速度157是否遺漏交付文檔1/512成員工作是否交叉1/71/21

機(jī)器因素判斷矩陣(C2):

代碼一致化效率代碼倉(cāng)庫(kù)管理制度代碼一致化效率14代碼倉(cāng)庫(kù)管理制度1/41

材料因素判斷矩陣(C3):

需求確認(rèn)周期記錄管理開(kāi)發(fā)活動(dòng)和過(guò)程的文檔質(zhì)量需求確認(rèn)周期15記錄管理開(kāi)發(fā)活動(dòng)和過(guò)程的文檔質(zhì)量1/51

方法因素判斷矩陣(C4):

需求變更耗時(shí)緊急功能需求開(kāi)發(fā)速度研發(fā)過(guò)程審查分析活動(dòng)耗時(shí)需求變更耗時(shí)11/71/3緊急功能需求開(kāi)發(fā)速度713研發(fā)過(guò)程審查分析活動(dòng)耗時(shí)31/31

環(huán)境因素判斷矩陣(C5):

軟件于用戶環(huán)境中運(yùn)行情況軟件運(yùn)行服務(wù)器的連接軟件于用戶環(huán)境中運(yùn)行情況17軟件運(yùn)行服務(wù)器的連接1/71

3)D層判斷矩陣如下所示。

提交代碼速度判斷矩陣(D1):

代碼講解與檢查跨部門(mén)溝通機(jī)制團(tuán)隊(duì)內(nèi)部溝通代碼講解與檢查143跨部門(mén)溝通機(jī)制1/411/2團(tuán)隊(duì)內(nèi)部溝通1/321

需求確認(rèn)周期判斷矩陣(D2):

研發(fā)流程需求審查與分析參與方研發(fā)流程17需求審查與分析參與方1/71

過(guò)程文檔質(zhì)量判斷矩陣(D3):

文檔模板適應(yīng)性修改對(duì)產(chǎn)品要求理解文檔模板適應(yīng)性修改11/3對(duì)產(chǎn)品要求理解31

工作環(huán)境判斷矩陣(D4):

軟件程序代碼和庫(kù)文件安裝軟件程序代碼和庫(kù)文件版本軟件程序代碼和庫(kù)文件安裝15軟件程序代碼和庫(kù)文件版本1/51

2.2 分析方法

根據(jù)2.1節(jié)的判斷矩陣,計(jì)算各層權(quán)向量ω,最大特征根λmax和一致性指標(biāo)CI。一致性檢驗(yàn)主要為了檢驗(yàn)邏輯性錯(cuò)誤,例如:A比B重要,B比C重要,而C卻比A重要。為了避免此類(lèi)邏輯錯(cuò)誤的出現(xiàn),判斷矩陣需要一致性檢驗(yàn)。若一致性比率CR小于0.1,則檢驗(yàn)通過(guò);若大于0.1,則需要對(duì)矩陣進(jìn)行修正?，F(xiàn)對(duì)矩陣進(jìn)行如下分析。

1)計(jì)算權(quán)向量ω。判斷矩陣A且為n階矩陣。若存在數(shù)λ和n維非零列向量W使關(guān)系式

A×W=λ×W

成立,λ稱(chēng)為矩陣A的特征根,W稱(chēng)為A對(duì)應(yīng)特征根λ的特征向量。計(jì)算最大特征根,首先先將矩陣A進(jìn)行列歸一化,再進(jìn)行行歸一,得到權(quán)向量ω,其中的元素為:

(1)

2)計(jì)算最大特征根λmax:

(2)

3)計(jì)算一致性指標(biāo)CI:

(3)

4)計(jì)算一致性比率CR,查表得到RI值(見(jiàn)表2)。

表2 隨機(jī)一致性指標(biāo)RI

計(jì)算得到CR:

(4)

2.3 判斷矩陣分析結(jié)果

基于2.1的判斷矩陣及2.2的分析方法,以B層矩陣分析為例,首先通過(guò)列歸一和行歸一得到每個(gè)因素所占權(quán)重值,計(jì)算出矩陣的最大特征特性根:

計(jì)算得到一致性:CR=CI/RI=0.012/1.12=0.01<0.1,B層判斷矩陣通過(guò)。

參考B層矩陣計(jì)算過(guò)程(見(jiàn)表3),完成C1～C5、D1～D4矩陣的權(quán)重計(jì)算以及一致性檢驗(yàn)見(jiàn)表4～6。

表3 B層矩陣因素分析結(jié)果

表4 C層矩陣層次分析結(jié)果

表5 D層矩陣層次分析結(jié)果

3 結(jié)果分析

基于以上分析,結(jié)合魚(yú)骨圖,可以將D層所有因素歸一化,得到新的權(quán)重(見(jiàn)表6)。

表6 因素分析分類(lèi)統(tǒng)計(jì)

將其繪制成條形統(tǒng)計(jì)圖,如圖3所示。

圖3 主次因素排列圖

由此可見(jiàn),瀑布模型的使用、代碼的講解和檢查、研發(fā)流程是首要的3個(gè)影響EI項(xiàng)目效率的因素,其中,瀑布模型的使用最為重要,幾乎為代碼講解與檢查和研發(fā)流程的2倍,影響權(quán)重占比為25.4%,說(shuō)明EI項(xiàng)目采用瀑布模型作為軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程的流程管理模型是影響EI項(xiàng)目研發(fā)流程效率的最根本原因。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文將層次分析法(APH)應(yīng)用在探究影響邊緣智能(EI)研發(fā)流程效率的影響因素中,將人員、機(jī)器、材料、方法、環(huán)境因素作為出發(fā)點(diǎn),構(gòu)建層次結(jié)構(gòu),進(jìn)行定量和定性分析,確定了前3位的影響因素:瀑布模型的使用、代碼的講解和檢查、研發(fā)流程。其中,影響效率的根本原因是瀑布模型在EI項(xiàng)目中作為管理模型使用,占比25.4%,而這也是后續(xù)研究研發(fā)流程效率提升的首要突破口。