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计算机支持的协同设计框架及若干关键技术研究

作　者: 苏铁明
导　师: 欧宗瑛
学　校: 大连理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 计算机支持的协同工作协同设计产品信息建模协同感知多Agent理论 XML 冲模协同设计
分类号: TP391.72
类　型: 博士论文
年　份: 2003年
下　载: 850次
引　用: 25次
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内容摘要

产品是企业的生命，产品开发是推动企业发展的动力。现代企业的产品开发活动不仅具备创新性和智能性，而且具有群体性和协作性。复杂产品往往是由分布在不同地点，具有不同领域知识的多个企业或部门共同完成。随着计算机和互联网的发展，信息表示、交换、共享效率的重大变化，计算机支持的协同工作(CSCW)出现并得到飞速发展。CAD也发生了有史以来的最大变革，从仅支持单用户的计算、绘图工具，发展为支持群体人人交互、共同决策的协同设计环境。协同设计加强了企业内部和企业间的交流与合作，充分发挥群组优势，提高产品开发效率，增强企业竞争能力。本文针对企业的实际特点，围绕协同设计系统的基本架构、协同智能设计、协同产品信息模型的建立和产品数据交换方法，以及协同设计内嵌视频会议系统的开发、信息安全等协同设计系统的关键问题展开了理论和应用方面的研究。并在此基础上实现了一个三维模具协同设计原型系统。本文的主要研究内容和成果如下： 1)研究了协同设计系统的体系结构及协同设计的工作机制针对协同设计的特点，提出一种多Agent协同设计体系结构的构建方法和流程，并采用组件技术构建了一个智能多Agent协同设计系统框架，支持Web和分布式环境，具有高度柔性和开放性，便于系统的自治和管理；提出了Agent的分类、结构，和相应的通讯方法。研究了多Agent协同设计机制，设计任务的分解原则，Agent之间的协调与协作方法，以及学习和适应等关键问题。并提出一种基于Agent和成组技术的top-down设计方法，有效的满足了协同设计的要求。 2)研究了协同产品信息模型提出协同设计的产品模型既要面向结果也要面向设计知识和面向设计过程的建模思想，产品模型中除包含设计结果数据和设计规范、设计约束等知识内容外，还要面向过程包括历史管理等信息，以便协作者相互理解。也使参与设计工作的Agent在协作设计产品模型支持下，可以具有自治能力进行协同工作。由此提出一种层次化协同产品信息模型，着重研究了协同设计信息、特征和参数化技术。利用特征建立的各设计领域特征并存于产品模型中，利用协同信息相互关联，满足了并行协同设计的需要。基于设计约束理论，提出一种基于关系的参数化方法，利用关系建立设计之间、设计者之间的联系，设计中包含设计者的思想。提出快速局部求解方法，满足了协同设计中模型频繁修改、更新的需要，并结合特征造型技术形成三维特征参数化方法。 3)提出了基于XML的协同信息交换方法利用XML的平台、数据库、应用无关性，良好的数据自描述、查询和局部更新能力，建立了一种协同信息交换方法。该方法支持协同设计中的产品数据交换和协同感知，针对机械领域实现了基于语义的协同造型，极大的减小了同步设计时时的网络传输量；保留了设计的历史，便于设计的重建和设计者之间的相互理解；配合协同感知Agent便于实现不同粒度的协同感知。 4)构建了协同设计环境中的媒体会议系统根据协同设计环境中多媒体通讯的结构和特点，利用JMF构建了跨平台多媒体会议系统，支持多种编码标准、网络协议，可以嵌入协同设计环境，感知其变化；利用Agent检测网络状况，协商编码方法、网络传输协议，支持动态方法切换，提高了其柔性。 5)提出一套经济可行的协同设计安全模型人连理一「人学博卜学位论文针对协同设计环境存在的安全问题，利用角色进行权限管理;LDAP实现用户信息统一管理;不同应用情况下，vPN、SSL数据安全传输方式的选择:以及基于数字签字技术的设计结果分级签字审核方法。

全文目录

第一章绪论  12-27
  1.1 引言  12-13
  1.2 CAD技术的发展  13
  1.3 计算机支持的协同工作(CSCW)  13-15
    1.3.1 CSCW的产生和发展  13-15
    1.3.2 CSCW的特性及研究重点  15
    1.3.3 CSCW的应用领域  15
  1.4 协同设计  15-16
  1.5 协同设计的关键技术  16-21
    1.5.1 协同设计的体系结构  17-18
    1.5.2 协同工作环境下的智能设计机制  18
    1.5.3 协同工作环境中的产品信息模型  18-19
    1.5.4 协同设计中的产品信息交换  19-20
    1.5.5 协同工作的人-人交互  20-21
    1.5.6 协同设计系统的安全管理  21
  1.6 相关的研究工作  21-25
    1.6.1 国外相关系统  22
    1.6.2 国内相关系统  22-23
    1.6.3 现有协同设计系统分析  23-25
  1.7 本文的主要研究工作  25-27
第二章协同设计系统的体系结构及协同工作机制  27-51
  2.1 引言  27
  2.2 协同设计体系结构的要求  27-29
  2.3 基于多Agent的协同设计建模方法  29-34
    2.3.1 Agent  30-31
    2.3.2 分布式智能协同设计系统的建模方法  31-33
    2.3.3 协同设计中多Agent的组织结构  33-34
  2.4 多Agent协同设计系统中的基于组件结构  34-43
    2.4.1 多Agent系统的分布式逻辑结构  34-36
    2.4.2 系统的层次结构  36-37
    2.4.3 主体的分类  37-38
    2.4.4 Agent的组成和结构  38-40
    2.4.5 主体间的通讯  40-41
    2.4.6 分布式组件技术  41-42
    2.4.7 基于Web的协同设计技术  42-43
  2.5 基于多主体的协同设计工作  43-50
    2.5.1 设计任务分解  43-44
    2.5.2 Agent之间的协调与协作  44-46
    2.5.3 适应与学习  46-47
    2.5.4 基于产品相似性分类的协作设计  47-50
  2.6 本章小结  50-51
第三章协同设计的产品信息模型  51-74
  3.1 引言  51
  3.2 产品信息模型组成框架及主要内容  51-56
    3.2.1 产品信息模型的层次框架  51-54
    3.2.2 协同设计的特征模型  54-56
  3.3 零件的参数化造型  56-64
    3.3.1 参数化设计方法评析  57
    3.3.2 协同设计对参数化的要求  57-58
    3.3.3 约束与自由度理论  58-59
    3.3.4 二维参数化草图技术  59-64
  3.4 三维参数化特征技术  64-70
  3.5 协作环境参数化  70-71
  3.6 标准件库的开发  71-73
  3.7 本章小节  73-74
第四章基于XML的协同设计产品数据交换及协同感知技术  74-86
  4.1 引言  74
  4.2 协同交互与协同感知  74-75
  4.3 现有实现方式及特点  75-78
  4.4 XML简介  78-79
  4.5 基于XML的产品交换及协同设计方法  79-84
    4.5.1 基于XML的设计信息的表达和交换  79-82
    4.5.2 数据引用一致性  82-83
    4.5.3 基于XML的协同感知  83-84
  4.6 设计实例分析  84-85
  4.7 本章小结  85-86
第五章协同设计环境中的媒体通信  86-94
  5.1 前言  86
  5.2 通信系统的主要手段及功能  86-87
  5.3 一种基于Java的系统结构及工作原理  87-89
    5.3.1 系统的逻辑结构  87-88
    5.3.2 系统的工作过程  88-89
  5.4 系统实现中的关键技术  89-93
    5.4.1 智能协同控制  89-90
    5.4.2 通信协议及发言权控制  90-91
    5.4.3 实时传输  91-92
    5.4.4 多媒体同步  92
    5.4.5 系统的开放式和标准化  92-93
  5.5 运行实例  93
  5.6 本章小结  93-94
第六章协同设计中的安全管理  94-101
  6.1 前言  94
  6.2 协同设计的安全问题  94-95
  6.3 权限管理  95
  6.4 数字加密技术  95-97
    6.4.1 密码体制  96
    6.4.2 公钥证书  96-97
    6.4.3 基于LDAP的用户信息管理  97
  6.5 Internet上的数据安全传输  97-99
    6.5.1 VPN技术  97-98
    6.5.2 SSL技术  98-99
    6.5.3 安全传输方法的选择  99
  6.6 数据完整性和数字签字  99-100
  6.7 本章小结  100-101
第七章协同设计原型系统的实践  101-111
  7.1 引言  101-102
  7.2 原型系统运行环境和组成架构  102
  7.3 协同工作多用户界面  102-103
  7.4 冲模协同设计过程及实现  103-107
  7.5 设计工作实例  107-110
  7.6 本章小结  110-111
第八章论文工作总结与展望  111-113
  8.1 全文总结  111-112
  8.2 工作展望  112-113
参考文献  113-120
致谢  120-121
作者在攻读博士学位期间发表的文章及参与的科研项目  121-122
创新点摘要  122-123

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