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协同设计系统及其关键技术的研究与实现

刘一良  
【摘要】: 计算机技术的快速发展将人类社会带入了信息化时代,随着计算机网络技术和通信技术的相互融合,出现了以这两项技术为基础的一个全新的领域---计算机支持的协同工作(Computer Supported cooperative Work),简称CSCW[1]。随着这一理论的不断发展与成熟,其应用愈加广泛,协同设计(CSCD)逐渐成为产品设计业界竞相追逐的技术,高性能的协同设计系统的开发成为复杂产品设计企业提高自己竞争能力的重要手段,企业所采用的协同设计系统的性能、效率直接决定了企业能否在现今的竞争环境下生存、取胜。因此,有关协同设计及其各种关键技术的研究已经成为国内外专家学者研究的热点。 现今协同设计系统所面向的复杂产品设计的概念设计和详细设计过程,将涉及到不同的专业知识,因此设计过程往往由具备不同领域知识的多个小组共同完成,协同设计中的各个小组是相对独立和相互依赖的关系,每个小组都有自己独立的知识结构,问题求解思路和策略,但是各个小组具有一个共同的设计目标、共同的设计实体[2]。设计人员设计思想同设计细节上的交流就成为必需,正是这些关系导致了在产品开发过程中,冲突是不可避免的,从某种意义上讲协同设计的过程是一个冲突的产生,检测和消解的过程。因此,针对协同设计过程中并发操作的冲突消解问题是协同设计系统的关键问题;协同设计中的实时通信性能是衡量该协同设计系统性能的重要指标,实时通信系统所提供的网络环境能否及时的将各设计终端的设计操作反映在服务器和其他的设计端直接决定了该协同系统协同性能的高低。随着设计层面的不断提高,设计本身的要求愈加严格,协同设计对象由二维图形平面设计转向为三维空间实体的设计,描述实体的数据结构日趋复杂,早期的简单数据已经不能够完善的描述当前设计的3D图形实体对象。数据的复杂,相应的增大了网络负载,对网络环境和实时通信系统的同步协同性能要求不断提高。在同等的网络环境下采用什么样的协同通信机制才能保证设计系统的协同性,成为三维协同设计系统实时通信部分所要解决的首要问题之一。 协同设计系统性能的高低直接表现为三个重要指标:并发性、响应性、一致性[3]。本文中所作的有关协同设计两大关键问题(协同设计系统冲突消解机制、协同设计系统的实时通信系统)的研究,正是以提高或最优化系统的这三个指标为目的。冲突消解问题往往是一个协同系统地瓶颈问题。协同设计系统所采用的并发操作控制机制,能否很好的解决系统的冲突,将会直接决定该系统的协同性能的好坏。合理的冲突消解机制的应用,能够保证系统的并发性。完善的网络拓扑结构提供良好的网络环境,以及高效低耗的通信机制的应用能够保证协同系统的响应性和一致性。本文在对现有的协同设计系统地实现框架研究和学习的基础上,提出了一种协同设计系统实现上的“三层双接口”框架;针对协同设计中并发操作冲突消解的研究和现有的冲突消解机制的学习比较,提出一种对用户状态和设计操作的分类,并基于这种分类给出了一种面向对象方法的冲突检测和消解机制,从而改善、提高系统的并发性;通过对协同设计系统的网络环境的学习,和对现有的实时通信机制的研究,给出一种基于消息驱动的实时通信机制,实现系统的操作协同;最后,将流传输方式应用到系统中,实现共享数据的快速高效传输,在现有可行的网络环境下,保证系统的响应性和一致性。最后,对采用上述机制的系统作整体性能分析找出优势和下一步的工作。 全文以一个基于HOOPS的概念外观协同设计系统为实体,将文中给出的冲突消解和实时通信机制应用到该系统中,并予以实现


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