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基于角色和时序式的虚拟协同设计冲突解决机制研究赵 博 阎 艳 宁汝新 翟耕耘



  摘要:针对虚拟协同设计中的设计冲突问题,提出了基于角色和时序式的协同设计冲突解决机制。在分析虚拟协同设计环境特点的基础上,根据冲突产生的原因将其划分为不同的种类。对协同设计中的冲突行为进行建模,引入模糊数学中隶属度的概念来表示不同角色的优先级,并通过矩阵运算来确定角色对模型的操作权。介绍了角色的管理及变更机制,在虚拟协同设计环境中得到了应用验证。
  关键词:冲突解决;角色;协同设计
  中图分类号:TP391.9文献标志码:A
  文章编号:1001-3695(2008)05-01477-03
  
  协同设计是计算机支持的协同工作(CSCW)的一个重要应用。它是连接研究人员、技术专家、设计师、制造商及用户的先进工程环境的一个重要组成部分[1]。通过协同设计,可以有效地降低产品成本,缩短设计周期,增强产品的市场竞争能力。但是在协同设计的过程中,由于各个设计人员领域知识的不同、设计意图不同、某一参数与约束相矛盾以及对资源的争夺等,极易产生各式各样的冲突。从这个角度来说,协同设计过程就是冲突产生与消解的过程。因此,如何进行冲突的协调从而维护设计的一致性是协同设计的一个关键问题。
  常用的冲突消解策略有基于并发控制的冲突消解、基于知识的冲突消解和基于可信度的冲突消解。常用的并发控制方法有加锁法、集中控制、事务机制、依赖检测等。基于知识的冲突消解是利用已有的知识及规则,判断协同设计过程中是否产生冲突,并用相应的知识及规则消解设计冲突。基于可信度的冲突消解是对产生冲突的设计操作进行可信度评价,并对操作进行可信度高低排序,执行可信度高的操作,从而化解设计冲突。目前对协同设计过程行为冲突消解研究已经取得了不少成果,如基于实例的冲突消解法、最优化问题的冲突解决、基于角色的冲突消解法、基于代理的冲突协商机制研究、基于模糊评价的冲突仲裁法等[2~6]。本文从分析虚拟协同设计环境中冲突产生的原因及特点入手,对协同设计过程进行建模研究,结合具体系统的需要提出相应的解决方案及算法,从并发控制角度研究了基于角色的虚拟协同设计冲突解决机制,从而实现了对整个协同设计过程的协调与管理。
  
  1虚拟协同设计环境及其冲突
  
  1.1虚拟协同设计环境的特点
  虚拟协同设计环境(VCDE)是利用虚拟现实技术,提供一个虚拟、直观的设计环境。通过该虚拟环境异地分布的不同学科的设计团队,可以同时浏览一个或一组零件的三维模型,并能够操作模型进行干涉检测,与相邻零件进行预装配,对零件模型的三维造型从不同角度、不同特性进行分析评价,并与其他设计人员进行实时的信息交流,提出修改意见。利用虚拟协同设计可以有效地提高产品的设计质量,缩短设计周期[7]。虚拟协同设计环境除了融入虚拟现实技术的三个重要特点,即交互性(interactivity)、沉浸感(immersion)和想象性(imagination)[8]之外,还有下述特点:基于这种虚拟环境,设计者之间可以直观地浏览三维零部件,加强设计者之间设计思想的交流,并且每个设计者之间的视点独立,从而能够模拟人人协同交互的过程,极大地提高设计的效率。设计者可以对虚拟产品进行分析评价、物性模拟,在一定程度上起到虚拟样机的作用,因此降低产品成本的同时提高了产品质量。 ......
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