船舶协同设计及智力资源配置方法研究

论文摘要

目前，国际上船舶设计技术正在出现革命性的变化，其中并行协同设计技术连同计算机辅助系统与数据库紧密结合起来的船舶设计过程将越来越充分地显示其优越性。因此，利用计算机辅助技术改进船舶产品设计体系，提高管理水平和工作效率是提高我国船舶行业竞争能力的有效手段。同时，计算机支持的协同工具和系统将会是船舶设计的必然需求，船舶设计也必然会朝着集成化、网络化、智能化的方向发展。本课题主要研究内容是船舶协同设计过程模型、任务分配、协同设计团队组织模型以及智力资源的综合评价和优化选择。论文首先综述了课题的研究背景、协同设计及其相关技术的现状，讨论了实现船舶协同设计的关键技术，同时对国内外相关课题研究的现状进行了比较全面的阐述。协同设计离不开数据交换，论文接着介绍了目前广泛使用的各种数据交换技术，主要阐述了STEP标准和XML在船舶产品数据交换过程中应用的重要性。船舶协同设计需要多人合作完成，因此讨论了船舶协同设计过程建模及任务分解和分配。一个好的船舶协同设计过程模型不仅要反映设计过程静态属性，也要反映其动态属性，本文根据船舶协同设计的特点建立了相应的过程模型。合理的任务分配是进行协同设计的基本保证，在已有项目分解方法的基础上，提出了协同域、任务接受指数和任务承接风险系数的概念，进而建立了船舶协同设计的矩阵式组织模型，论述了基于Petri网和Agent的工作流程协调，为船舶协同设计的顺利实施提供了组织和控制上的保证。船舶设计项目的分解和分配的目的就是把各子项目和设计任务分配给相应的协同设计团队来完成整个项目。而团队的组建必须对智力资源进行评价以便能够择优选择。因此，创造性地提出了船舶协同设计的智力资源团队模型，引入了异地智力资源注册机制及资源的价格指数，建立了智力资源的评价模型，为项目或团队负责人员进行智力资源选择提供了定量的数据，同时给出了智力资源评价实例。提高设计质量，并最小化项目的设计成本是智力资源优化的最终目的，在为每个设计任务选择智力资源时，需要确定几个候选资源，以便进行智力资源优化。在阐述了智力资源的概念和特点的基础上，建立智力资源优化模型，鉴于当前遗传算法和模拟退火算法的不足之处，提出了遗传-模拟退火算法，并采用此算法对智力资源进行了优化，给出了优化实例。船舶设计过程任务分解、智力资源评价及其优化是进行船舶协同设计的重要方面，根据所建立的各种模型和提出的各种概念，开发了船舶协同设计原型系统。通过此系统的开发，验证了前面提出的船舶协同设计过程模型及任务分解、智力资源团队模型及其评价优化的可行性。本论文所讨论的船舶协同设计过程模型及任务分解方法、智力资源团队模型及其评价和优化模型为船舶协同设计作了一点理论方面的探讨。所开发的船舶协同设计原型系统初步实现了协同设计的一些功能，对后续研究具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及目的
• 1.1.1 课题研究背景
• 1.1.2 课题研究目的
• 1.1.3 协同设计及相关技术研究现状
• 1.2 船舶协同设计关键技术
• 1.2.1 支持船舶协同设计的信息集成技术
• 1.2.2 数据管理技术
• 1.2.3 船舶设计过程分解技术
• 1.2.4 船舶设计的组织模型
• 1.2.5 智力资源优化协调技术
• 1.2.6 支持实时交流的协商机制
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 协同设计研究现状
• 1.3.2 资源优化研究现状
• 1.3.3 产品设计过程分解研究现状
• 1.3.4 协同设计过程建模及工作流协调控制现状
• 1.4 论文主要研究内容
• 第2章 船舶协同设计数据交换及集成技术
• 2.1 数据文件交换技术
• 2.1.1 DXF文件交换
• 2.1.2 IGES文件交换
• 2.2 STEP交换技术
• 2.2.1 STEP标准简介
• 2.2.2 STEP标准的特点
• 2.2.3 STEP标准的应用现状
• 2.2.4 船舶产品数据交换
• 2.2.4.1 船舶数据交换的必要性
• 2.2.4.2 船舶数据交换的难点
• 2.2.5 船舶STEP应用协议
• 2.3 船舶产品数据集成技术
• 2.3.1 异构环境下系统集成方法
• 2.3.2 基于XML和STEP的数据集成
• 2.3.2.1 XML的产生和应用
• 2.3.2.2 STEP与XML的映射
• 2.3.2.3 基于XML和STEP的产品数据集成
• 2.4 本章小结
• 第3章 船舶协同设计过程模型及协调控制
• 3.1 船舶协同设计过程建模
• 3.1.1 船舶设计的特点
• 3.1.2 船舶协同设计过程模型
• 3.1.2.1 协同设计过程建模需求
• 3.1.2.2 船舶协同设计过程模型
• 3.1.2.3 船舶协同设计过程的约束求解和冲突协商
• 3.2 船舶协同设计过程分解与任务分配
• 3.2.1 船舶设计过程分解
• 3.2.2 船舶设计任务分配
• 3.3 船舶协同设计过程协调控制
• 3.3.1 船舶协同设计的组织模型
• 3.3.2 基于Agent的工作流程协调控制
• 3.3.2.1 协调控制中的Agent结构
• 3.3.2.2 Agent角色模型
• 3.3.2.3 工作流的Petri网描述
• 3.3.2.4 工作流程控制实例分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 船舶协同设计智力资源评价及其模型
• 4.1 协同设计的资源集成
• 4.1.1 设计资源模型
• 4.1.2 设计资源纵向集成
• 4.1.3 设计资源集成系统框架
• 4.2 船舶协同设计智力资源组织模型
• 4.2.1 智力资源的概念和特点
• 4.2.2 船舶协同设计智力资源团队模型
• 4.3 异地智力资源注册及其价格指数
• 4.4 智力资源的评价模型
• 4.4.1 建立资源评价层次模型
• 4.4.2 构造判断矩阵
• 4.4.3 层次总排序
• 4.5 智力资源的评价选择实例
• 4.6 本章小结
• 第5章 船舶协同设计智力资源优化
• 5.1 智力资源优化的概念和特点
• 5.2 智力资源优化模型
• 5.3 智力资源优化算法
• 5.3.1 遗传算法概念和特点
• 5.3.2 遗传算法流程
• 5.3.3 遗传算法设计
• 5.3.4 遗传算法的不足
• 5.3.5 模拟退火算法概念及原理
• 5.3.6 模拟退火算法流程
• 5.3.7 模拟退火算法的局限
• 5.3.8 遗传-模拟退火算法
• 5.3.9 遗传-模拟退火算法流程
• 5.4 智力资源优化算法实例
• 5.5 本章小结
• 第6章 船舶协同设计原型系统
• 6.1 协同设计原型系统开发背景
• 6.2 协同设计系统框架结构及功能
• 6.3 原型系统功能实现模块
• 6.3.1 项目启动
• 6.3.2 项目分解和管理
• 6.3.3 协同设计团队组建
• 6.3.4 设计任务分配
• 6.3.5 设计任务承接和提交
• 6.3.6 项目任务浏览
• 6.3.7 智力资源注册
• 6.3.8 设计任务发布
• 6.3.9 选择所需资源
• 6.3.10 智力资源评价
• 6.3.11 智力资源优化
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢