（计算机软件与理论专业论文）协同设计冲突解决策略及其应用.pdf

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导思想就是发生冲突后，先分析冲突之间的关系，然后根据其关系的不同分别给 出不同的解决方法。接下来的三章分别对数据层、操作层和逻辑层迸行了详细地 论述，在数据层又把其分为调用命令接口层、模库层和存储数据层三个子层，模 库层定义了许多模型。它是整个系统的内核，接口层是对外的一个标准界面，数 据层定义了产品数据存储表的结构；操作层把设计抽象为“造积木一堆积木”的 过程，把操作分为普通操作、合成操作和冲突解决操作，普通操作就是通常的图 形设计操作，也就是造积木的操作，合成操作是堆积木的过程；冲突解决操作中 以解决互斥操作引起的不能共享的冲突为重点，对解决冲突采用的商榷比较方式 进行了说明，给出了商榷环境的建立和冲突解决的过程。逻辑层论述了对冲突的 关系分析，并把能够通过序列化解决的冲突通过序列化的方式进行解决，对不能 山东师范大学硕士学位论文 进行序列化的冲突通过操作层的商榷比较方式解决。文章最后给出了一个实例， 在实例环境中，上层设计模块采用a u t o c a d ，通信模块采用s o c k e t s 方式，通过 o b j e c t a r x 在a u t o c a d 上做二次开发把其连接起来。 本文研究受国家自然科学基金项目支持创新概念设计的协同进化计算技术 研究( 项目号：6 0 3 7 4 0 5 4 ) 、山东省自然科学基金项目支持创新设计的进化计 算技术研究( 项目号：y 2 0 0 3 g 0 1 ) 的资助，并均已通过有关部门鉴定。 关键词：协同设计冲突体系冲突关系冲突解决 4 山东师范大学硕士学位论文 a b s t r a c t i ne x i s t i n gs y s t e mo f c a d ，b e c a u s eo f t h eh u g ep r o g r e s so b t a i n e di nt h e c o m p u t e rg r a p h i c si nt h es e c o n dh a l f l e a f o f l a s tc e n t u r y ，a tt h ee n t i t yd e s i g ni s a l r e a d y c a l ls a t i s f yt h ed e s i g nw i t ht h ee n t i t ys h a p eo fd e m a n d b u tt h en e wt e c h n i c a l d e v e l o p m e n ta d v a n c eb yl e a p sa n db o u n d s a l o n gw i 也t h e n e t w o r kt e c h n i q u e e s p e c i a l l yt h er i 兜o f t h ei n t e m e t t h e yh a v ea l r e a d yc h a n g e d t h em a n k i n d 。sp r o d u c t i o n a n dl i f es t y l e sp r o f o u n d l y ，t os o m et r a d i t i o n a lp r o d u c t i o nl i f es t y l e so f m a n k i n du n d e r w a ye x l 姐u s t i v eo v e r t h r o w , t h es a l y l ea td e s i g n ，w eh o p et ob ea ta n y t i m ea n d a n y w h e r ew ec a l ld e s i g nw i t ho t h e rm e m b e r so f t h eg r o u pt oc a r r yo ne x c h a n g e s i n f o m a t i o n sa n dc o m p l e t eo u rm i s s i o n ，s oc o o p e r a t i v ed e s i g nw a sp u tf o r w a r d o u r t a r g e ti st og e tt h es y s t e m 、 r i t hf o l l o w sc h a r a c t e r i s t i c s ： i h a v et h ea b i l i t yc o o p e r a t i v ei ns y n c h r o n i z a t i o n a lo ra s y n c h r o n i s m a lw a y ，a n d t w ok i n d so f t h ew a yc a nc o n v e r tf r e e l y 2 t h es y s t e mi so p e n ，d e s i g n e rc a na ta n yt i m ej o i na n dw i t h d r a w 3 t h es y s t e mi ss a f e ，e n t e r i n gt h ed e s i g no f t h es y s t e ma n da l ld e s i g no p e r a t i o n s a r e 】e g a l 4 t h es y s t e mi ss i r o n g ，i ts h o u l dh a v et h et r a d i t i o n a ls y s t e mo fc a dt od e s i g ni n t h es k e t c ha n dt h em a t u r et e c h n i q u eo f t h ee n t i t ys h a p e ，s h o u l ds t i l lh a v et h ef u n c t i o n o f b ei nc o o p e r a t i v ed e s i g n t h ef i r s tp r o b l e mi sh o wt or e s o l v et h ec o n f l i c t si nc o o p e r a t i o ns y s t e m ，t h i s p a p e rh a v et h eo p i n i o nt h a tt h e r ea r er e l a t i o n sb e t w e e nc o n f l i c t ，a tf i r s tg i v et h e c o n f l i c ts y s t e mi nc o o p e r a t i v ed e s i g n ，t h e ng i v eat h r e el a y e r ss o l v e dp r o j e c t ，t h e ya r e d a t al a y e r , t h eo p e r a t i o nl a y e ra n dt h el o g i cl a y e r s ，t h et o t a ll e a d i n gt h o u g h to f t h i s b a s i cs o l u t i o ni st ot a k ep l a c et h ec o n f l i c t ，t h e na c c o r d i n gt oi t st h ed i s s i m i l a r i t yf o r r e l a t et os o l v e st h em e t h o dd i f f e r e n t l yf o rr e s p e c t i v e l y i nt h ef o l l o w i n gt h r e ec h a p t e r s t od i s c u s st h el a y e r , t h eo p e r a t i o nl a y e ra n dt h el o g i cl a y e r t h ed a t al a y e ra r ed i v i d e d t h r e es u b l a y e rt h a tw a sc o m m a n di n t e r f a c es u b l a y e r 、m o d e ll i b r a r ys u b l a y e ra n dd a t as u b l a y e r ；t h eo p e r a t i o nl a y e rr e g a r dd e s i g na s 山东师范大学硕士学位论文 b u i l db u i l d i n gb l o c ka n da s s e m b l eb u i l d i n gn o c k , a n dt h e r ef i r et h r e ek i n do f o p e r a t i o n s ，t h e yf i r et h ec o r n n l o no p e r a t i o n s 、s y n t h e s i z eo p e r a t i o n sa n do p e r a t i o n so f s o l v i n gc o n f l i c t ，t h ec o m m o no p e r a t i o ni st h eu s u a ls k e t c hd e s i g no p e r a t i o n ，i sa l s o a no p e r a t i o nt h a tb u i l d st h ew o o d e nb l o c k s ，s y n t h e s i z eo p e r a t i o ni sp i l eu pt h ew o o d o f p r o c e s s ；t h es o l v i n gc o n f l i c ti st os o l v ec o n f l i c t t h el o g i cl a y e rd i s c u s s e dt h e r d a f i o no fc o n f l i c t s ，a n dc a r r yo i lt h ew a yt h a tt b cc o n f l i c tt h a td e f i n i t e l yc a nd i s s o l v e t h r o u g h a s e q u e n c et u r l l st h r o u g has e q u e n c e ss o l v e s d l v i n gt o w a r d sc a i l 、c a r r yo r i t h ec o n f l i c tt h a ts e q u e n c et u r nt oc o n f e r m e n tm o d e t h ea r t i c l eg i v e sf i n a l l yas o l i d e x a m p l e ，i ns o l i d e n v i r o n m e n t , a na d o p t i o na u t o c a d ，c o r r e s p o n d e n c et h em o l d p i e c ea d o p t i o nt h es o c k e t sm e t h o d ，p a s st h eo b j e c t a r xt od ot od e v e l o pt og e tu pi t s c o n j u n c t i o nt w ot i m e so nt h ea u t o c a d t h i sp a p e ri ss u p p o r t e db yt h en a t u r a ls c i e n c ef o u n d a t i o no fc h i n au n l e rg r a n t n o 6 0 3 7 4 0 5 4 ；t h en a t u r a ls c i e n c ef o u n d a t i o no fs h a n d o n gp r o v i n c eu n d e rg r a n t n o y 2 0 0 3 g 0 1 ；b o t hi t e m h a v eb e e na u t h e n t i c a t e db yc o r r e s p o n d i n gb r a n c h e s k e y w o r d s c o o p e r a t i v ed e s i g n 。c o n f l i c ta r c h i t e c t u r e ，c o n f l i c tr e l a t i o n s ， c o n f l i c tr e s o l u t i o n 6 山东师范大学硕士学位论文 1 1 问题提出 第一章绪论 在现有的c a d 系统中，由于上个世纪下半叶在计算机图形学领域取得的巨 大进展，在图形设计和实体造型方面已经基本能够满足设计的需要。但新技术的 发展突飞猛进，随着网络技术特别是互联网的兴起，它们已经深深地改变了人类 的生产和生活方式，对人类一些传统的生产生活方式正在进行彻底的颠覆，在设 计领域同样如此，我们希望随时随地和设计小组的其他成员进行交流并无障碍的 完成我们的设计任务，协同设计自然的就被提了出来。我们的目标是得到具备如 下特性的协同设计系统： 1 支持同步和异步协同，并且两种协同方式能够自由转换。 2 系统是开放的，设计者可以随时加入和退出。 3 系统是安全的。进入系统的设计者和所有的设计操作都是合法的。 4 系统是强大的，它应该具备传统c a d 系统在图形设计和实体造型方面 的成熟技术，还应具备协同的功能。 相对于单机c a d 系统，协同设计系统面临的首要问题就是如何解决设计者 之间的冲突，对冲突问题的解决是实现具备上述特性的协同设计系统的关键。这 就是本文所要探讨和解决的问题。 1 2 研究背景 1 2 1 社会背景 随着经济全球化趋势的加剧，国际间的交流与合作得到进一步加强，现代化 的生产模式已经是全球化设计、全球化制造与全球化销售。之所以能够实现这一 点，一个重要的原因就是由于起自上世纪的信息技术的强大发展。在设计领域， 对协同设计的研究就成为必需，在协同设计中，关于冲突的解决是一切问题的核 心。这是本文得以研究的社会背景。 7 山末师范大学硕士学位论文 1 2 2 技术背景 协同设计之所以出现，在技术上是由于传统c a d 技术和c s c w 技术的发展， 传统c a d 技术和c s c w 技术为协同设计的出现在技术上作了铺垫。 1 、传统c a d 技术 传统c a d 技术是随着计算机图形学的发展而发展起来的，自从6 0 年代初， m i t 的i e s u t h e r l a n d 博士率先推出试验性质的二维人机通讯图形设计原型系统 s k e t c h p a d 【lj 以来，到现在c a d 技术已经经历了五个发展阶段。传统c a d 技术 在造型上经历了线框造型、曲面造型、实体造型，以及现在的基于参数化的特征 造型等几个阶段。【2 】在这里面，曲面造型和实体造型技术已经在汽车、飞机制造 等领域得到了广泛的应用，并取得了良好的效果。曲面造型由c o o n s 、b e z i e r 等 大师于二十世纪六十年代奠定其理论基础。如今经过三十多年的发展，曲面造型 现在已形成了以有理b 样条曲面( r a t i o n a lb s p l i n es u r f a c e ) 参数化特征设计和隐 式代数曲面( i m p l i c i ta l g e b r a i cs u r f a c e ) 表示这两类方法为主体，以插值 ( i n t e r p o l a t i o n ) 、拟合( f i t t i n g ) 、逼近( a p p r o x i m a t i o n ) 这三种手段为骨架的完整的几 何理论体系。相比曲面造型，实体造型增加了实体存在侧的明确定义，给出了表面 间的相互关系等拓扑信息因而能够精确表达零件的全部属性，有助于统一ca d 、cam 、cae 的模型表达，在设计和加工上可以减少数据的损失，保持数据 的完整性实体造型常用的表示形式有构造的实体几何( csg ) 表示、边界表示 ( b rep ) 和扫描表示，其中最关键的运算有形体的求交运算、集合运算和欧拉 操作基于特征的造型把特征作为零件定义的基本单元，将零件描述为特征的集 合，将特征引入几何造型系统的目的是增加几何实体的工程意义，为各种工程应 用提供更丰富的信息【3 】目前参数化技术大致可分为如下三种方法：( 1 ) 基于几 何约束的数学方法；( 2 ) 基于几何原理的人工智能方法；( 3 ) 基于特征模型的造 型方法。【4 】特征技术和参数化技术目前正处于研究阶段，还不成熟。 2 、c s c w 技术 1 9 8 4 年麻省理工学院( m i t ) 的k e ng r e i f 和数字设备公司( d e c ) 的p u a l c a s h m a n 组织了一个讨论会，在这次会议上，与会者首次提出了“计算机支持的 协同工作( c o m p u t e rs u p p o r t e dc o o p e r a t i v ew o r k ，c s c w ) ”这个概念。 c s c w ( c o m p u t e rs u p p o s e d c o l l a b o r a t i v ew o r k ) 是利用计算机、网络与通信、多媒 山东师范大学硕士学位论文 体以及人机接口技术，将时间上分离、空间上分布而工作上又相互依赖的多个协 作成员及其活动有机的组织起来，以共同完成某一项任务的分布式计算机环境。 c s c w 研究的协作关系，按协作操作的时间关系可分为同步协作和异步协作；按 协作参与人员的位置关系可分为同地协作和异地协作。目前c s c w 的研究领域 基本上可以归结为两个层次：协同工作理论研究( 包括群体标准语言、协作机制、 冲突协调、本体论等) 和协同工作系统实践( 包括设计系统、编著系统、会议系 统、仿真系统、诊断系统等) 。就实现c s c w 系统的技术来说，可以基于多a g e n t 体系亦可以基于软构件技术( c o r b a 、c o m + 等) 。在c s c w 中的关键技术 有并发控制、协同感知、角色控制、一致往维护、冲突解决等， 筠上个世纪九十 年代，德国f r a u r t h o f e r t 图形研究所开发了一个并行工程会议系统d i s t r i b u t e d s k e t c h p a d ，能够支持分布式草图勾画，成为c s c w 领域的先行者。 6 m i c r o s o f t 公司的n e t m e e t i n g 亦是一个有代表性的协同软件。 7 l 1 2 3 应用背景 目前在很多行业需要计算机协同技术的支持，以建筑设计行业为例，由于目 前的c a d 软件对协同的支持很差，建筑设计师进行交流时基本上采用的还是传 统手段，这就造成了当设计师不在同一位置时，他们的交流就变褥很困难。这些 是本文的应用背景。 1 3 研究现状 对协同设计冲突的研究，目前主要有以下几个方面： l 、在对协同设计冲突的认识上，认为冲突具有多样性、关联性和不可避免 性。【8 1 在协同设计中，冲突的产生是不可避免的。冲突的存在亦有其积极性，冲 突是创新的源泉。p 1 2 、在对冲突的解决上提出了很多策略和方法。如基于规则、基于实例【1 0 1 、 基于约柬i j j 3 、基于协商j 1 2 ) 以及基于前面几种镶略的集成【n 】等策略。在方法上有 加锁法和等价操作等方法。基于规则的策略和基于实例的策略是最常用的 两种策略。基于规则的策略是指针对不同种类的冲突建立不同的冲突解决规则， 并形成一个规则库，当冲突发生时，判断其是哪一种冲突，然后根据规则库里的 山东师范大学硕士学位论文 冲突解决规则进行解决。基于实例的策略是指每一次冲突的解决都看成是一个实 例，当下一次冲突发生时先察看有没有这样的实例，如果有就按照上一次的解决 步骤来解决，也就是依据经验。两种方法都各有利弊，规则法的规则库是难于建 立的，并且不具有学习功能；实例法有学习功能且实例的建立过程比较简单，但 并不是每一冲突的发生都是有实例存在的。基于集成的策略即是结合上面几种策 略的优缺点来对冲突进行解决的。在具体方法上，加锁法需要考虑一个加锁的粒 度问题，粒度太大影响效率，粒度太小会使控制变得非常复杂，最终也影响效率； 等价操作法的难点是寻找等价操作的算法和标准。 在现有的支持协同设计的c a d 软件中，对协同的支持是比较弱的。传统的 c a d 软件( c a t i a , p r o e ，u g ；s o l i d w o r k s ，i n v e n t o r 等) 重点在于三维造型。不过现在 有一些公司正致力于协同设计软件的开发，其中做得最好的是美国的i m p a c t x o f t 和a l i b r e 公司，i m p a c t x o f t 公司开发的i xd e s i g n 采用集中服务器模式，由服务 器跟踪每个设计人员正在从事的工程项目，统一管理设计更改，及时将更改内容 通知所有有关人员；a l i b r e 公司的a l i b r ed e s i g n 1 6 】用j a v a 开发，在m s i ew e b 浏览器内运行，程序中内嵌p d m 产品数据管理功能，系统管理员事先设定项目 组每一成员看图和修改模型的职责范围，产品文档按卷宗分类，可以任选存放在 个人工作站内或远程服务器中。在同一时刻只能有一人进行更改，从而避免冲突。 1 4 本文内容 本文从认为所有发生的冲突之间是有关系的这一基本点出发，首先分析了协 同设计中的冲突体系，对所有可能发生的冲突进行了分类汇总，然后给出了一个 三层的冲突解决基本方案，在这三层结构中从下往上分别是数据层、操作层和逻 辑层，这一基本解决方案总的指导思想就是发生冲突后，先分析冲突之间的关系， 然后根据其关系的不同分别给出不同的解决方法。接下来的三章分别对数据层、 操作层和逻辑层进行了详细地论述，在数据层又把其分为调用命令接口层、模库 层和存储数据层三个子层，模库层定义了许多模型，它是整个系统的内核，接口 层是对外的一个标准界面，数据层定义了产品数据存储表的结构；操作层把设计 抽象为“造积木一堆积木”的过程，把操作分为普通操作、合成操作和冲突解决 操作，普通操作就是通常的图形设计操作，也就是造积木的操作，合成操作是堆 i o 山东师范大学硕士学位论文 积木的过程；冲突解决操作中以解决互斥操作引起的不能共享的冲突为重点，对 解决冲突采用的商榷比较方式进行了说明，给出了商榷环境的建立和冲突解决的 过程。逻辑层论述了对冲突的关系分析，并把能够通过序列化解决的冲突通过序 列化的方式进行解决，对不能进行序列化的冲突通过操作层的商榷比较方式解 决。文章最后给出了一个实例，在实例环境中，上层设计模块采用a u t o c a d ， 通信模块采用s o c k e t s 方式【1 7 l ，通过o b j c c t a r x l l 8 l 在a u t o c a d 上做二次开发把 其连接起来。 山东师范大学硕士学位论文 第二章协同设计冲突体系 冲突的定义有广义和狭义之分，狭义的冲突是指由于对资源的竞争性使用从 两造成的不可调和的矛盾；广义的砖突是指由于当事者差异鲍存在瑟导致结果膏 悖于意愿的情况。狭义的冲突一般也称为硬冲突除硬冲突之外的冲突称为软冲 突。本文中的冲突遵循的是广义定义。 2 1 冲突体系结构 在协同设计的整个生命周期中存在着多种冲突，冲突的产生、表现及后臬不 尽相同，所处的时期和层次也不一样，从而形成了一个完整的冲突体系结构。如 图1 所示。根据冲突所处的时期可以分为概念设计时期冲突、概要设计时期冲突 和详细设计时期冲突；就冲突产生存在的层次在设计活动中所处的位置可以分为 设计理念层冲突、应用层冲突和系统层冲突。在设计活动中，最重要的因素是设 计者，设计者是富有个性的设计理念和审美情趣的主体，设计活动是设计理念的 体现，【19 】1 2 0 】设计理念的差异必然引发设计活动的冲突，由设计理念差异引发的 冲突属 厂二豪计诤i 、 1 存在时期 j 存在层次 i 冲突属性 j ili 美j爻上上 + 夫夫夫 谒 毽 座 厂- 、 产刊h 蛊 摹 茬导 盖 医珥 哆 !蓦鸳缸睡料 i 话舌 鹭 层厍 列 制 讨 耋h爿 列爿 卅费 费 9 。已。uu、 千千千 因果关系并行美系 囊台关泵 孓 图1 协同设计冲突结构体系 山东师范大学硕士学位论文 于设计理念层冲突。在协同设计中，设计理念层冲突同样具有不可避免性和存在 的普遍性，设计的本质是创新，设计理念层冲突正是创新的最主要源泉。在协同 设计的具体操作中，由于设计者在操作顺序或尺寸设定等方覆没有进行良好的沟 通而造成设计顺序错乱或尺寸设定非法等与设计意图相悖的设计后果。它既非设 计理念上的冲突又菲由于对系统资源的竞争性使用而造成，这一类冲突为应用层 冲突。在设计活动从高级到低级的逻辑分层中，它处于设计理念层和系统层之间。 由于对设计对象的并行操作而造成的冲突属于系统层冲突，产生系统层冲突的根 本原因是由于对系统资源的竞争性使用，这一类冲突包括对c p u 的竞争性使用 和对产品数据的并行操作等。 协同设计中的冲突主要存在三种关系：( 1 ) 因果关系冲突c ；的产生是冲突 c 。产生的直接或间接原因。( 2 ) 平行关系冲突c 。和冲突c ，是各自独立的，互不 影响的。( 3 ) 藕合关系冲突c ，和冲突e ，存在福互影响的关系。m 1 2 2 设计理念层冲突 根据设计意图的侧重点不同可以把设计理念层冲突分为：( 1 ) 设计总体风 格上的冲突。( 2 ) 产品功能模块划分上的冲突。( 3 ) 产品结构设计上的冲突。( 4 ) 设计对象属性设定上的冲突。 2 3 应用层冲突 弓! 发应用层冲突的原因在于设计者在具体设计操作上的协调失误或多个设 计者的同步操作造成的。由于协调失误造成的冲突可以据其类型分为三种：( 1 ) 尺寸冲突( 2 ) 顺序冲突( 3 ) 位置冲突，加上( 4 ) 同步操作冲突，应用层主 要具有以上四种冲突。前三种冲突的特点是引发的后果是隐藏的，不易发现，但 往往很严重；同步操作冲突之所以归于应用层冲突，而不是系统层冲突，是基于 如下考虑的：依据本文理论所构建的应用实例中，每个设计客户端都可以单独进 行设计操作，每一次设计操作完成都会把设计数据提交到中央服务器上，由中央 服务器统一进行冲突关系判定，当多于一个设计者同时提交对菜一设计对象的设 计数据时中央服务器就会判定出现同步操作冲突，从系统的层面上来看，同步 山东师范大学硕士学位论文 操作冲突不是由于对c p u 的竞争性使用造成的，而是在数据处理即应用层面上产 生的，所以把其归于应用层冲突。 2 3 1 尺寸冲突 尺寸冲突是由于尺寸设定非法而引发的冲突。如图2 ( a ) 所示设计者d l 构造了一个边长为2 a 的正立方体，接着设计者d 2 在正立方体内做了一个直径为 2 a 的圆柱体挖空操作( 图2 ( b ) ) ，这一操作就导致了一个现实中不存在的物体 的出现。 图2 ( a ) 2 3 2 顺序冲突 图2 ( b ) 顺序冲突是由于设计者操作顺序错乱而引发的冲突，这一类冲突极易引发不 一致性问题及歧义冲突“”。假设设计的初始状态如图3 ( a ) 所示，设计者d l 的 操作是移动直线a 与圆0 相切，设计者d 2 的操作是把圆0 的直径扩大为原来的 两倍，由于操作顺序的不同就会导致两种截然不同的结果( 图3 ( b ) ( 先d l 后 d 2 ) ，图3 ( c ) ( 先d 2 后d 1 ) ) 。 图3 ( a )图3 ( b )图3 ( c ) 山东师范大学硕士学位论文 2 3 3 位置冲突 由于设计者对设计对象或设计对象之间所处位置关系认识不一致而引发的冲 突为位置冲突。 2 3 4 同步操作冲突 同步操作冲突是由于多个设计者同时对同一设计对象进行操作造成的，设计 者的操作主要有选择、修改和删除三种。假设系统内有a 、b 两个设计者，我们 用x a 表示x 做a 操作，如a 修改表示a 做修改操作，我们会得到如下结论： 1 a 选择与b 选择不会发生冲突。 2 a 选择与b 修改不会发生冲突，反之亦然。 3 a 选择与b 删除发生冲突，反之亦然。 4 a 修改与b 修改发生冲突。 5 a 修改与b 删除发生冲突，反之亦然。 6 a 删除与b 删除发生冲突。 当系统内多于两个设计者时，把上面结论扩充，我们可以得到： 1 系统内只存在选择操作时，不会发生冲突。 2 系统内只存在一个修改操作，其余都为选择操作时，不会发生冲突。 3 系统内存在多个修改操作时发生冲突。 4 系统内存在删除操作和其他操作时发生冲突。 2 4 系统层冲突 系统层冲突是由于对系统资源的竞争性使用而引发的冲突，根据竞争性使用 的资源的不同可以分为：c p u 冲突、存储冲突和通信冲突。设计者同时对设计对 象进行操作就会导致c p u 并发操作冲突；存储冲突包括的范围比较广泛，存储介 质的冲突、产品数据库冲突和产品数据文件冲突都属于这一范畴；通信冲突是由 于对通信资源的竞争性使用造成的。对系统层冲突的解决需要一套系统的、平台 化的解决方案，协同设计是一个分布式系统，目前的分布式组件技术，如 c 0 吖d c o m ，c o r b a ，n e t 等在一定程度上对这一问题的解决给出了一个底层解决 1 5 山东师范大学硕士学位论文 方案。汹“剐。”就一个完整的协同设计冲突体系来说，系统层冲突应纳入其中，但 就具体实现来说，系统层冲突一般可由底层操作系统、数据库系统和上面提到的 一些软件构架提供系统化的方法来解决，在协同设计应用系统的开发过程中，一 般较少考虑这些问题。 1 6 山东师范大学硕士学位论文 第三章协同设计冲突解决的基本策略 协同设计中的冲突是一个复杂的体系，也是一个有机的整体，并且协同设计 中的冲突是具有联系的，考虑冲突之间的关系在解决冲突时是必要的。协同设计 冲突解决的本质是系统内存在多个设计者的情况下维护产品数据的一致性，这包 括同步和异步两种情况，在同步的方式时，还要满足操作的实时性要求，为了达 到这一点，在底层就应当有一个能够自由伸缩的产品数据模型加以支撑，设计者 的所有操作最终都将落实到对产品数据的操作上，设计者之间的冲突实质上就是 对产品数据迸行操作的不一致。对冲突进行解决的基本策略以具体的系统模型为 基础。下面首先讨论系统模型，然后给出基于这一模型的解决策略。 3 1 系统模型 如图4 所示，系统基于c s 结构，每一个设计客户端都具各独立设计的能力， 当不连入系统时就是一台完整的单机c a d 机，设计客户端的作用就是用来进行设 计，其上具备完整的图形设计模块( g d m ) 和数据存储模块( d s m ) ，还有一个通信模 ( c m ) 块当c a d 机作为客户端时用来连入系统；系统内还有一台中央服务器，其作 用是保证各个设计客户端能够流畅的无故障的进行协同，它是进行冲突关系判定 客户端 中央服务器 图4 系统结构图 客户端 和冲突解决j 哏j 予调节的集中地，亦是各种关系冲突解决的中枢，中央服务器上具 备数据存储模块和通信模块，还有一个重要的模块的就是冲突关系判定和解决模 山东师范大学硕士学位论文 块( c r j r m ) ，在服务器上不需要图形设计模块。 3 2 基本解决策略 图5 是面向冲突体系的冲突解决方案，它是一个三层结构，分别为逻辑层、 操作层和数据层。在这一方案中充分考虑了冲突之间的关系，首先判定冲突之闻 的关系，然后根据冲突之间不同的关系分别给出不同的解决办法，这里主要分为 两种情况：一种是对可以通过序列化解决的，就先调节冲突勰决顺序，然后依序 解决：另一种是对无法通过序列化解决的，通常是同步操作冲突，就利用商榷比 较的方式进行解决，对这两种方法的具体说踢分别在第五章和第六章。在这一基 本解决策略中同时提出了一个产品数据模型，数据层的建立基于这一产品模型， 它也是整个解决策略的基础。 冲突产生 冲突检测 存储产品数据 析 图5 协同设计冲突解决基本策略 逻辑层是对检测到的冲突进行关系分析，对可以进行序列化的按照冲突之间 的关系形成冲突解决顺序列表，它是判定冲突解决先后顺序的依据，对无法进行 序列化的启动商榷比较环境。 操作层连接逻辑层和数据层，把逻辑层形成的冲突解决顺列表转化为数据层 实际的操作顺序列表。操作层也提供各种设计和协同操作，用于进行设计和协同， 在进行冲突解决的过程中，商榷比较的方式下，冲突解决的操作也在操作层完成。 数据层用来存储设计对象，它的建立基于产品数据模型，这一产品数据模型 具有良好的伸缩性，能够很好的支持回馈操作和局部生长操作，并且对操作之间 山东师范大学硕士学位论文 的比较有良好的反应。数据层用统一的格式对数据进行存储和传递，这样便于客 户端进行协同。 当有冲突产生后，系统检测到冲突，把其放入到冲突列表中去，由逻辑层进 行冲突之间关系的推理，然后根据不同的关系，如果时刻序列化的就根据推理结 果形成冲突解决顺序列表，操作层根据冲突解决顺序列表，把对冲突的解决转化 为对数据层内有关产品数据的具体操作，操作完成，冲突解决；如果是无法进行 序列化的，就启动商榷比较环境，然后由设计者商榷解决。 3 3 解决策略与系统模型进行对应的说明 在理论上，解决策略分为数据层、操作层和逻辑层三层，从系统模型上分为 中央服务器和设计客户端，二者之间有一个对应关系，也就是中央服务器和设计 客户端在功能上的分工问题。按照我们建立的系统模型，所有的图形设计操作应 当在设计客户端，对冲突关系的判定和序列化应该在中央服务器上，如果是商榷 比较模式，客户端负责比较操作，服务器端进行通信传递，起到一个中转的作用， 中央服务器和客户端都具有数据存储的功能，但最终确认的数据在中央服务器 e 。 山东师范大学硕士学位论文 第四章产品数据模型( 数据层) 随着图形学的发展，在c a d 领域已经出现了许多图形数据结构和造型方法 用以支撑上层的更为高级的应用，如图形数据结构有图段和结构等口3 1 ，造型方 法有实体造型、曲线曲面造型【2 6 1 以及一些非传统的造型方法，如分形造型、生 长算法、粒子系统等，在具体程序实现上，可以采用o p e ng l 2 7 1 或a c i s l 2 8 j 。 为了解决设计中的冲突问题，我们需要一个根本的解决方案，这首先就应该 在底层给出一个能够支持这一解决方案的基本的产品数据模型。这一产品数据模 型应当具备如下特性： 1 、它是数据量小的，易于传递的。 2 、它是开放的，易于扩展的。 3 、它是颗粒化的，易于截取和集成的。 4 、它是抽象的，对底层的图形具体实现是不涉及的。 5 、它是历史相关的，易于回溯的。 4 1 产品数据模型结构 本文中的产品数据模型采用一个三层结构如图6 ，从下至上分别由数据存储 层、模库层和调用命令接口层构成。数据存储层用于最终产品数据的存储，模库 层是一个参数化的产品模型库，模库中的模型根据参数的不同而变化，从而形成 同类产品的一个系列，而所有最终设计的产品都可阻由模库中不同模型组合而 成。调用命令接口层是联系数据层与操作层的纽带，在这一层对调用命令进行格 式定义，从而使操作层能够以一种标准的方式对数据层进行操作。 山东师范大学硕士学位论文 当数据层接收到操作层传来的操作命令时，它首先通过调用命令结口层进行 解析，如果是模库层调用命令，如新建操作，它就会调用模库层函数，并最终把 产品数据通过数据存储层存储起来；如果是对数据存储层进行调用的命令，它就 会直接对数据存储层进行操作。即同时修改了产品最终数据。 4 2 模库层 4 2 1 模库构成 模库层是这三层中的核心部分，也是整个设计系统的内核，它由基本模库和 扩展模库构成，基本模库包含一些基本的图形绘制及成熟的、具有普遍意义的造 型方法：扩展模库包括一些相对前沿的造型方法。假如把设计对象的部件抽象成 一块积木，而设计对象是由这些“积木”拼接而成的，那么设计的过程就可以看 作是对这些积木的设计和对这些积木的拼装，即“造积木一堆积木”过程。 根据目前成熟的造型方法，基本模库包括实体造型、曲线曲面造型中的常用 体，当然也包括点、线等基本图形绘制。具体如下： 1 、曲线和曲面几何元素 1 0 0 圆弧( c i r c u l a r a r c ) 1 0 2 组合曲线( c o m p o s i t ec u r v e ) 1 0 4 二次曲线( c o n i c a r c ) 10 6 数据集( c o p i o u sd a t a ) 1 0 8 平面( p l a n e ) 11 0 直线( l i n e ) 11 2 参数样条曲线( p a r a m e t r i cs p l i n ec u r v e ) 1 1 4 参数样条曲面( p a r a m e t r i cs p l i n es u r f a c e ) 1 1 6 点( p o i m ) 1 1 8 直纹面( r u l e ds u r f a c e ) 1 2 0 旋转面( s u r f a c eo f r e v o l u t i o n ) 1 2 2 列表柱面( t a b u l a t e dc y l i n d e r ) 1 2 4 变换矩阵( t r a n s f o r m a t i o nm a t r i x ) 山东师范大学硕士学位论文 1 2 6 有理b 样条曲线( r a t i o n e db s p l i n ec u r v e ) 1 2 8 有理b 样条曲面( r a t i o n a lb s p l i n es u r f a c e ) 1 3 0 等距曲线( o i t s e tc u r v e ) 1 4 0 等距曲面( o f f s e ts u r f a c e ) 1 4 2 参数曲面上的曲线( c u r v eo nap a r a m e f i cs u r f a c e ) 1 4 3 有界曲面( b o u n d e ds u r f a c e ) 1 4 4 剪裁曲面( t r i m m e dp a r a m e t r i cs u r f a c e ) 2 、构造实体几何元素 1 5 0 块( b l o c k ) 1 5 2 直角体( r i g h t a n g u l a r w e d g e ) 1 5 4 正圆柱( r i g h t c i r c u l a r c y l i n d e r ) 1 5 6 正圆锥( r i g h tc i r c u l a rc o n ef r u s t u m ) 1 5 8 球体( s p h e r e ) 1 6 0 圆环( t o r u s ) 1 6 2 旋转体( s o l i do f r e v o l u t i o n ) 1 6 4 线性拉伸体( s o l i do f l i n e a re x t r u s i o n ) 1 6 8 椭圆体