基于P2P构架的分布式协同设计系统研究

论文摘要

复杂产品的设计是一个运用多领域知识的成果。并且全球化的竞争也要求企业必须在“无法预测的持续、快速变化的竞争环境”中加快新产品开发的进度、缩短研发周期。所以在信息技术高度发展的今天,如何在计算机的辅助下,将多学科领域内的设计知识有效结合起来,以便能够以更短的时间向市场提供具有更高质量、更合理成本、更好服务和更环保的产品,从而保持并扩大竞争优势,是产品成功设计的关键所在。本文研究Internet环境下基于P2P技术的分布式协同设计系统,主要研究的内容及成果涉及以下几个方面:本文首先对分布式协同设计的内涵、工作模式和功能需求等进行了系统的分析和研究;并在此基础上提出基于P2P技术的协同设计系统的体系结构;最后对协同设计需要解决的一些关键技术进行了分析。体系结构是协同设计研究的重点。目前存在的分布式结构、Web结构虽然可以实现信息共享,但是还不能完全满足知识共享和智能化的要求。P2P架构符合智能设计、分布式设计的需要,但其构建方法、设计机制、表现形式和实现手段尚存不足。论文针对协同设计缺乏系统构建的理论指导和开放性、智能化程度不足等问题,提出一种基于P2P技术的协同设计系统开发方法和流程,建立开放式P2P智能协同设计框架。基于P2P技术的协同设计系统为多学科专家的协同工作提供了一个能够“虚拟同地”工作的共享设计环境。而基于资源调度的协同产品开发工作流技术是协同设计系统中的关键技术。本文分析了协同设计系统产品开发中的工作流管理系统需求和传统的工作流模型,提出一种协同开发环境中的完全分布式工作流管理系统体系结构。分布式协同设计过程建模与传统的设计过程建模相比,具有其独特性,但也有其复杂性,因此冲突是协同设计中不可避免的问题。本文从分布式协同设计过程建模问题出发,分析分布式协同设计过程建模的基本方法,针对分布式协同设计特点,运用Petri网对冲突过程进行建模,并建立了分布式协同设计系统中设计冲突的管理机制。复杂产品的协同设计过程从某一方面讲是多个主体对实体结构参数及其组合关系的配置和优化。论文针对分布式协同设计系统中的任务调度问题,利用满意优化和遗传算法的特点,提出基于满意优化结合遗传算法,面向分布式协同设计系统中的任务分配和优化算法,利用它对组合优化问题所具有的抵御“组合爆炸”的能力进行任务调度求解,最终得到最优或满意的任务调度序列。最后,通过实例验证了本文的主要研究成果。这些研究成果的实施可提高企业在复杂多变竞争环境中的竞争能力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景
• 1.2.1 计算机支持的协同工作（CSCW）
• 1.2.2 协同设计
• 1.2.3 P2P技术
• 1.2.4 当前协同设计研究存在的问题
• 1.2.5 P2P技术在协同设计系统中应用分析
• 1.3 论文的研究内容和结构
• 1.3.1 论文研究内容
• 1.3.2 论文结构
• 第2章 基于P2P技术的协同设计系统构架
• 2.1 引言
• 2.2 分布式协同设计系统常用体系结构
• 2.3 当前协同设计系统体系结构分析
• 2.4 P2P技术环境特点
• 2.5 基于P2P技术的协同设计系统体系结构
• 2.5.1 总体结构
• 2.5.2 协同设计站点基本结构
• 2.5.3 协同设计系统功能结构
• 2.6 模型结构性能分析
• 2.6.1 实验平台及环境
• 2.6.2 相关参数说明
• 2.6.3 实验结果
• 2.6.4 模型性能分析
• 2.7 本章小结
• 第3章 P2P协同设计系统的工作流模型研究
• 3.1 引言
• 3.2 协同设计产品开发工作流需求分析
• 3.3 基于工作流网的协同产品开发工作流建模
• 3.3.1 Petri网
• 3.3.2 基于工作流网的协同产品开发工作流建模
• 3.3.3 基于工作流网的工作流模型合理性分析
• 3.4 基于P2P技术的分布式工作流模型
• 3.4.1 典型的工作流模型
• 3.4.2 网络结构
• 3.4.3 体系结构
• 3.4.4 运作机制
• 3.5 本章小结
• 第4章 协同设计过程中的冲突问题研究
• 4.1 引言
• 4.2 协同设计环境下的冲突分析
• 4.2.1 冲突起因描述
• 4.2.2 冲突的分类和特点
• 4.3 分布式主体冲突问题的Petri网方法研究
• 4.3.1 随机Petri网定义
• 4.3.2 基于随机petri网的冲突行为建模
• 4.3.3 分布式协同设计系统行为冲突分析
• 4.4 分布式协同设计中冲突管理的约束网模型
• 4.4.1 约束的概念
• 4.4.2 分布式协同设计中约束模型的构造
• 4.4.3 约束问题转换
• 4.4.4 改进区间传播算法求解约束满足问题
• 4.4.4.1 区间运算规则
• 4.4.4.2 区间传播算法
• 4.4.4.3 改进区间传播算法
• 4.4.4.4 实例分析
• 4.5 分布式协同设计系统的冲突解决模型
• 4.5.1 冲突预防
• 4.5.2 冲突检测模型
• 4.5.3 冲突归档
• 4.5.4 冲突消解
• 4.6 本章小结
• 第5章 设计过程规划中任务序列优化算法
• 5.1 引言
• 5.2 设计过程规划
• 5.2.1 产品开发活动的存在模式
• 5.2.2 任务分解
• 5.2.3 耦合任务集规划过程
• 5.2.4 任务偏序关系优化方法
• 5.3 协同设计中任务集调度多目标优化方法
• 5.3.1 问题描述
• 5.3.2 满意优化
• 5.3.3 满意优化结合遗传算法的任务调度算法
• 5.3.4 实例仿真分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 分布式协同设计原型系统实现
• 6.1 引言
• 6.2 原型系统总体设计思路
• 6.3 总体结构
• 6.4 开发过程建模管理
• 6.5 任务的分解方案
• 6.6 冲突解决技术
• 6.7 原型系统的一些关键技术
• 6.7.1 对等点之间的通讯实现方法
• 6.7.2 原型系统中的资源搜索实现
• 6.7.3 分布式协同设计工具的开发与应用
• 6.8 原型系统的协同设计示例
• 6.9 系统主要技术性能及存在问题
• 6.10 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 主要创新点
• 7.3 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文及参与的科研课题