（计算机软件与理论专业论文）面向复杂产品的设计过程可重用问题研究.pdf

山东大学硕士学位论文 面向复杂产品的设计过程可重用问题研究 研究生：任伟 指导教师：孟祥旭教授 摘要 产品设计是制造业企业生产的核心与灵魂。把产品设计作为一个综合过程来研 究已经有几十年的历史，研究也相对成熟。随着网络技术在制造业企业被广泛的应 用，特别是因特网的存在使不同企业间跨越了存在的空间差距，实现了产品设计的 协同、产品制造的协同等。企业在设计制造过程中知识表示、数掘交换、协同过程 等对因特网依赖与日俱增。同时，设计任务的多样性与繁琐性造成了产品设计过程 越来越复杂，包含的大量子设计大多是对行业知识、前人成果的继承与重用。而当 前的复杂产品设计过程既缺乏对可重用子设计的有效表达，更缺乏对各种设计资源 在语义或逻辑上的描述，造成了设计知识共享程度相对较低，影响了设计效率。 本文针对企业实际产品设计制造过程中存在的不足。研究了产品设计中的设计 过程可重用问题。首先通过研究复合设计的逻辑结构，来探讨如何充分有效的表示 和描述复合设计及其子设计，接着讨论了复杂产品设计过程中对设计流程的处理方 法。这些围绕复合设计展开的研究，使设计过程能被更加灵活的组合、重用。设计 人员因此可以借鉴并快速有效的重用已存在的设计过程与成果，这样既可缩短复杂 产品设计过程的周期与费用，又提高了企业生产效率与竞争力。 语义网作为下一代互联网被提出以来，其研究的重点是如何把信息表示为计算 机能够理解和处理的形式，即带有语义。本文结合语义网中本体论、语义推理等内 容，对语义网技术在产品设计中的应用研究进行了探索。这样可建立企业间对某些 概念的“共同理解”，既提高了设计过程中各层次的互操作性，也有利于增加设计 过程的智能化程度。 本文主要完成的工作和贡献包括： 1 给出了复合设计中设计流程的表示与实现算法 复合设计中的逻辑结构是设计流程处理的基础，逻辑结构的好坏决定了复杂设 山东大学硕士学位论文 计过程重用效率的高低。本文把设计流程中的每一个元素都定义为节点。节点共分 为五类：开始节点、结束节点、普通节点、聚合节点和分支节点；对于每种节点， 在设计流程处理过程中的触发条件、执行过程等都存在区别，所以本文针对不同的 节点采取不同的处理方法，以有效对设计流程进行控制，提高设计效率 2 给出了产品配置设计的领域本体模型与整体结构框架 首先利用o w l 语言对配置设计中的一些重要概念，如类型和实例、端口、约束 等作了对应的描述。在描述的基础上，提出了产品配置设计框架，实现了产品配置 设计的推理过程 3 研究实现了机械产品辅助设计平台 首先给出了机械产品辅助设计平台的框架，可为设计人员提供多种交互方式， 有效的对产品设计过程进行管理和支持本文以c 群语言进行系统框架开发，以x m l 来表示设计流程中需要暂存和交换的数据，以s o l i de d g e 作为产品设计完成后零部 件实体模型的生成工具进行了系统实现。 关键词：设计过程，重用，产品配置设计，语义网 i i 山东大学硕士学位论文 r e s e a r c ho rt h er e u s ep r o bie mo fc o m pie x p r o d u c t o rie n t e d d e s i g np r o c e s s g r a d u a t es t u d e n t ：r e n w e i d i r e c t o r ：p r o lm e n gx i a n g x u a b s t r a c t t h ep r o d u c td e s i g nist h ec o r ea n ds o u lo ft h em a n u f a c t u r i n gi n d u s t r y t h ee x i s t e n c eo fi n t e r n e tm a k e st h ee n t e r p r i s e s s p a nt h es p a c em a r g i nb e t e e n t h e m , a n db a s e do nt h ei n t e r n e tt h e c o o p e r a t i o ni np r o d u c td e s i g na n d m a n u f a c t u r i n ga r er e a l i z e d t h er e l i e so f h o w l e d g e - r e p r e s e n t a t i o n 、 d a t a - e x c h a n g e 、c o l l a b o r a t i v e p r o c e s so ft h ep r o d u c td e s i g no nt h ei n t e r n e t h a v e i n c r e a s e ds t e a d i l y t h e d i v e r s i t yo fd e s i g nt a s km a k e st h ed e s i g n p r o c e s sm o r ea n dm o r ec o m p l e x ，a n dt h e l a s ss u b d e s i g n si n c l u d e d i nt h e p r o c e s sm a i n l y i n h e r i ta n dr e u s et h ei n d u s t r yk n o w l e d g ea n dt h ep r e v i o u s p r o g e n y b u tt h ee f f e c t i v er e p r e s e n t a t i o na n dt h es e m a n t i cd e s c r i p t i o no f t h er e u s a b l e s u b d e s i g n s & r el a c k e di nc u r r e n tc o m p l e xp r o d u c td e s i g n p r o c e s s ，w h i c hr e s u l ti nt h e l e s s s h a r i n go ft h ed e s i g nk n o w l e d g ea n d i n f l u e n c et h ed e s i g ne f f i c i e n c y t h i sa r t i c l ea i m sa tt h ea c t u a lp r o d u c td e s i g na n dm a n u f a c t u r i n g ，a n d h a sar e s e a r c ho nt h er e u s ep r o b l e mo fd e s i g np r o c e s s w es t u d yt h el o g i c a l c o n s t r u c t i o no ft h ec o m p l e xd e s i g nf i r s t ，w h i c hc a nm a k + et h ec o m p l e xd e s i g n a n dt h es u b d e s i g n sb er e p r e s e n t e dm o r ee f f e c t i v e w ed i s c u s st h ep r o c e s s i n g m e t h o d o ft h ed e s i g nf l o wi nt h ed e s i g np r o c e s si ns e q u e n c e a l lt h er e s e a r c hc a nm a k et h ed e s i g np r o c e s sb ec o m b i n e da n dr e u s e dm j r e f l e x i b l e a n dt h ep e r s o nc a nr e f e rt oa n dr e u s et h ee x i s t i n gd e s i g np r o c e s s a n dp r o g e n yr a p i d l y t h ep r o d u c t i v ee f f i c i e n c ya n dc o m p e t i t i o na b i l i t vo f t h ee n t e r p r i s ea r er a i s e d j 山东大学硕士学位论文 t h e s e m a n t i cw e bh a sb e e np r o p o s e da st h en e x tg e n e r a t i o no ft h ei n t e r n e t i t e m p h a s e s o nt h ei n f o r m a t i o nr e p r e s e n t a t i o nc a nb ec o m p r e h e n d e da n d p r o c e s s e do nt h ei n t e r n e tb yt h ec o m p u t e r t h e nt h i sa r t i c l e s t u d i e st h e s e m a n t i cw e bo ns o m e a p p l i c a t i o n o fp r o d u c t d e s i g n t h e s h a r e d c o n c e p t u a l i z a t i o na m o n g t h ee n t e r p r i s e sw i l lb eb u i l dt o o ， a n dt h e c o - o p e r a b i l i t ya n di n t e l l e c t u a l i z e d d e g r e eo ft h ed e s i g np r o c e s sc o u l db e r a i s e d t h em a i nw o r ka n dc o n t r i b u t i o ni n c l u d e ： 1 t h er e p r e s e n t a t i o na n dp r o c e s s i n ga l g o r i t h mo ft h ed e s i g np r o c e s si n t h ec o m p l e xd e s i g na r ep r o p o s e d t h ed e s i g np r o c e s si sb a s e do nt h el o g i c a ls t r u c t u r eo ft h ec o m p l e xd e s i g n ， a n de a c he l e m e n to ft h ep r o c e s si sd e f i n e da sn o d e t h en o d e sa r ed i v i d e d i n t of i v ec a t e g o r i e s ：b e g i nn o d e ，e n dn o d e ，c o m m o nn o d e ，j o i nn o d ea n ds p l i t n o d e ，a n de a c ht y p eo fn o d ei sd i f f e r e n ti nt r i g g e rc o n d i t i o n ，e x e c u t i n g ， e t c 2 af r a m e w o r ka b o u tt h ep r o d u c tc o n f i g u r a t i o nd e s i g nb a s e do nt h ed o m a i n o n t o l o g ym o d e li sp r o p o s e d f i r s t ，w eu s eo w lt o d e s c r i b et h ei m p o r t a n tc o n c e p t i o n si nt h e c o n f i g u r a t i o nd e s i g np r o c e s s ，s u c ha sc l a s s 、i n s t a n c e 、p o r t 、r e s t r i c t i o n ， e t c t h e n ，w ep r o p o s et h ew h o l ef r a m e w o r k ，i nw h i c ht h ei n f e r e n c ep r o c e d u r e i sr e a l i z e d 3 w ep r o p o s e dar e a l i z a t i o no ft h em e c h a n i s mp r o d u c tc a dp l a t f o r m u s i n gt h ep l a t f o r m ，t h ep e r s o nc a nm a n a g et h ep r o d u c td e s i g np r o c e s s e f f e c t i v e l y x m li su s e dt os u p p o r tt h ed a t a e x c h a n g ed u r i n g t h ed e s i g n p r o c e s s ，s o l i de d g ei su s e da sat o o lt og e n e r a t ep a r tm o d e l ，a n dw eu s e c # a sap r o g r a m m i n gt o o lt oc o n t r o lx m la n ds o l i de d g et or e a l i z et h ew h o l e f r a m e w o r k k e yw o r d ：d e s i g np r o c e s s ，r e u s e ，p r o d u c tc o n f i g u r a t i o nd e s i g n ，s e m a n t i cw e b i v 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：姬啤- 日期：j 幽互舡 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：名t 牛导师签名： 山东大学硕士学位论文 1 1 研究背景 第一章绪论 进入新世纪以来，制造业伴随着计算机和网络技术的普及而继续飞速发展：新 生产制造设备不断得到使用、新理论和新管理方法不断涌现、制造企业的生产力水 平和生产效率不断提高、企业间的协作不断加强等。同时，制造业企业也面临着巨 大的压力：市场需求多样化、交货期限缩短、竞争更加激烈。制造业企业要想在市 场竞争中立于不败之地，那么它要尽可能地缩短产品推向市场的周期，同时又能保 证产品质量。在这种形势下，传统的大批量生产模式已经无法满足现代生产的要求。 因此，出现了大规模定制( m a s sc u s t o m i z a t i o n ，m c ) 生产模式。大规模定制生产模 式旨在以大批量生产的成本和速度，来向客户提供个性化的产品“1 。同时，随着企 业间协作越来越紧密，网络化制造也成为了先进制造技术的一个研究热点，其核心 思想是：利用网络实现企业间的资源共享，从而加快产品研制速度，降低产品的开 发成本，提高企业的竞争力。网络化制造过程是一种企业之间的协作过程，企业间 的协作都遵循从相互了解、相互信任、部分协作到全面协作的规律嘲。 但是，无论企业采用何种生产方式都离不开与其相适应的产品设计方法来保障。 产品设计是企业生产的核心与灵魂。产品设计阶段的成本在整个产品成本中占8 0 随”，其所需要的时间在整个产品生命周期中也占有很大比重。产品设计阶段决定着 产品的结构，性能，质量，价格等因素，绝大部分构成产品竞争力的要素也是在产 品设计阶段就已经确定了。 对设计过程的研究是产品设计研究中的重要内容。如何综合描述产品设计过程 中的主要活动和相关因素，建立产品设计过程模型，是设计过程管理成败的关键。 另外，建立设计过程的规范模型可以很好地指导设计人员的工作以及他们之间的协 同。其实，把产品设计作为一个综合过程来表示的研究也已经有三十多年的时间了， 早期对计算机支持的产品设计研究主要集中在解决问题的方法上“1 ，很多基于知识， 基于人工智能的方法研究到现在已经相对成熟陬”。 产品设计过程中通常需要大量的行业知识，因此随着研究的进展，在设计过程 山东大学硕士学位论文 中仅仅有好的解决问题方法和数据交换标准，而没有对设计知识充分而灵活的表达 一是远远不够的。产品设计过程中如何来描述和表达这些知识，以便于其在今后设计 中被快速有效的应用是产品设计研究的一个重要方面。 同时，随着网络技术在制造业企业被广泛的应用，特别是i n t e r n e t 的存在使不同 企业间跨越了存在的空间差距，对企业开展异地协同的设计提供了技术支撑环境和 手段。复杂的产品设计过程包含越来越多的子设计过程，他们之间的时空跨度也越 来越大。对产品设计过程中大量存在的复合设计流程展开研究，借鉴已有的设计过 程和设计成果，对其进行有效的重用，不仅可加快企业利用大量已有成果，而且对 缩短产品研制过程的周期与费用、提高企业竞争力具有重要的现实意义和作用。 1 2 研究现状 到目i i i 为止，产品设计研究中设计流程模型的表示方法有很多类型。具有代表 性的有以下几种： _ 矩阵表示法 设计结构矩阵( d s m ) 用于表示一个过程，行和列分别都代表子任务。d s m 方法通 过执行相关的矩阵操作来优化设计过程，可以描述和分析活动的迭代性，但d s m 不 能清楚的表达设计活动间的依赖关系“1 y u l i a n gl i 的文章”1 中提出了一种用矩阵 来表示设计流程的方法：设计任务问关系，设计任务与设计参数间关联性的度量都 可以用矩阵来表示。 p e t r i 网表示方法 p e t r i 网是由德国科学家p e t r i 于2 0 世纪7 0 年代提出的种面向图形的系统 建模方法，具用较强的动态分析能力它突出的并发性使其特别适合描述系统的并 发，资源的竞争、同步等特性，因而被广泛的应用于产品设计中流程的建模，工作 流，计算机系统设计等方面。p e t r i 网经过快速发展，根掘不同的实际应用扩充发 展为多种形式，如有色p e t r i 网，面向对象p e t r i 网，模糊p e t r i 网等形式。利用 p e t r i 网对产品设计过程建模是比较常见的一种方法，国内外很多人都有研究： x f z h a 等“”提出了一种基于面向对象知识p e t r i 网的产品设计和规划集成方法； 黄洪钟等“”提出了基于分层有色p e t r i 网的设计流程建模方法，既能层次化的描述 复杂的建模过程，避免了系统结构过于庞大缺乏柔性，又把简单模型和详细模块有 2 山东大学硕士学位论文 效的结合在一起，满足实际描述中的需要。在实际应用中，很多产品设计的流程用 工作流来建模，描述方法与p e t r i 网各有千秋，在此也就不再赘述 一面向对象表示方法 以上基于过程的流程描述方法通常对设计自上而下的功能分解束建模，而面向 对象的方法是通过对设计知识的自然分解和层次化的结构来完成。srg o r t i 等“” 在s 姒r e d 对象模型的基础上开发出一种面向对象的知识表示模型，在s h a r e d 模型 把产品设计过程定义为五种基本的对象( 目标，计划，说明，决策和上下文) 的基础 上，文中把产品的设计过程描述为一个综合的过程，这个过程是四个问题解决途径 而集成：基于过程的层次分解，智能分步细化，自下而上面向产品的模型与约束传 播途径。 当企业对产品设计过程模型描述进一步完善和对其他企业的依赖性进一步增 强，把企业中对产品设计过程知识模型的描述与网络时代的大环境结合起来考虑， 当前研究中尚存在以下不足： 产品设计过程中市场响应与设计周期的矛盾。市场的瞬息万变对企业的产 品的快速设计开发能力提出了新的要求，但是现有的产品设计开发工作很多还停留 在用计算机辅助绘图、建模、公式计算等，重复性工作多，工作量大。 设计知识共享程度相对较低制造企业中大量的复合设计结构比较僵化， 其包含的子设计脱离当前设计后往往比较孤立。子设计缺乏快速灵活组合的能力， 因此大量的行业知识和前人经验得不到快捷有效的继承重用，共享程度较低，影响 了设计效率。 - 缺乏对可重用设计知识的有效表达。对以前大量的设计知识，仅靠设计人 员的记忆容易产生混淆，而当前计算机对设计知识的描述与表达也缺乏统的标 准。 协同设计制造过程中，虽然企业对知识的表示、对w e b 的依赖与日俱增， 但是w e b 上还缺乏对逻辑或语义上的描述。如果可以把制造业相关的各企业提供的 万维网信息结构转化成为一个巨大的知识库一设计制造过程中的各种资源也自然 而然的被包括在里面，那么必然会实现产品知识描述与i n t e r n e t 的完美结合，大 大提高企业的生产力水平。 复合设计中对可重用的设计过程如何进行有效的表达是问题研究的关键。齐元 山东大学硕士学位论文 胜“”介绍了各种知识表达方法在产品设计知识重用中的作用，方法包括基于模型的 知识表示、面向对象的知识表示、模糊知识表示、本体知识表示、基于x m l 的设 计知识表达等。x m l 作为信息交换的标准现在已被广泛的应用，它可以为异构的 数据问提供理想的交换格式。因此，基于x m l 描述和表示的复杂产品设计过程具 有较高的互操作性、灵活性和跨平台性，可提高复杂产品的设计过程重用程度。 语义网( s e m a n t i cw e b ) 的出现为问题的解决提供了一种新的思路，它由w w w 的创始人t i mb e m e r s l e e 于2 0 0 0 年在x i l 2 0 0 0 会议上提出的“”。t i mb e r n e r s l e e 对语义网做了如下的描述：语义网并不是一个孤立的万维网，而是对当前万维网的 扩展，语义网上的信息具有定义良好的含义，使得计算机之间以及人类能够更好的 彼此合作。目前在欧美有多个基于语义网的项目：s h o e “”( s i m p l eh y p e r t e x t o n t o l o g ye x t e n s i b l e ) 是第一个实际意义上的s e m a n t i cw e b 原型系统，另外还有 d a m l l l ”、s w a d e u r o p e 、欧洲的o n t o w e b 1 。3 等。 语义网研究主要侧重于知识表示与推理方面，如果利用语义网技术为产品设计 过程中的各种知识提供统一的描述，并对逻辑或语义提供相应的描述，利于提高其 智能化程度，加强产品设计过程中企业间的互操作性和协同工作的能力。就目前看 来，在万维网内完全自动实现异构的本体之间的互操作，还不大现实，现有的各种 方法只是在某个层次上( 企业内联网) ，针对某种问题( 领域问题) ，提出了一些解决方 法，如在信息交换以及知识管理等方面，其相关的研究与应用将会越来深入。 1 3 论文的工作与组织结构 针对产品设计过程中可重用与共享程度不高、设计知识表达标准不统一、缺乏 语义描述等问题，本文主要的研究工作围绕复杂产品设计中的复合设计而展开。首 先着眼于设计过程重用的研究，探讨了复合设计过程的逻辑结构，即对可复用子设 计过程间逻辑关系的表示与描述：接着给出了对复合设计中设计流程的处理方法。 然后探索了语义网技术在产品设计过程中的应用，在整个产品的配置设计层次给出 了对应的配置设计框架与应用实例。最后研究并实现了一个支持设计过程重用的产 品辅助设计平台。 论文的组织结构如下： 第一章着重介绍了本文研究的背景、现状、意义。第二章探讨了复合设计的逻 4 山东大学硕士学位论文 辑结构、数据结构与操作及设计流程实现方法第三章中将讨论产品设计中配置设 计的领域本体模型与整体框架。第四章内容结合实例讨论了产品辅助设计平台的研 究与实现。第五章中，对全文进行总结并提出了下一步工作思路。 山东大学硕士学位论文 第二章复合设计中逻辑结构与设计流程研究“ 在产品设计过程的各类资源中，复合设计是在对其他设计组合基础上构建的复 杂设计，甚至可以把产品设计层次的最顶层作为复合设计。这些是复杂设计过程的 体现，也是设计人员思想精华之所在。本章的内容即主要围绕复合设计展开讨论， 探讨了复合设计中子设计过程的可重用性问题。首先介绍复合设计的逻辑结构，如： 基本组成元素( 节点) 和组成元素闻的逻辑关系描述；然后对复合设计内部节点的数 据结构描述，重点是复合设计中与逻辑结构对应的数据结构及针对不同数据结构的 处理方式的差别；最后给出了基于逻辑结构和数掘结构的设计流程处理算法，即依 据复合设计内部数据的流动方式，详细地介绍设计中的流程处理算法 2 1 节点分类与数据结构 2 1 1 节点的分类 。- - - - - - - 。 ， 图2 1 复合设计框架 图2 1 为复合设计基本框架，主要包括如下元素：输入输出，子设计，聚合， 分支等，文中我们把复合设计中每一基本元素定义为节点。为了更好的描述复合设 计输入输出参数和子设计输入输出参数间的对应关系，我们引入了两类特殊的节 点：开始节点和结束节点。其中开始节点的参数与复合设计的输入参数对应，结束 节点的参数与复合设计的输出参数对应，这样可提供方便的参数映射。开始节点不 6 山东大学硕士学位论文 存在前驱节点，结束节点也不存在后继节点。 1 ) 节点的分类 综合考虑各方面因素，除了以上两种节点，复合设计中的结点类型还可分为另 三类： 普通节点 普通节点即包含子设计的节点。在复合设计中，单一的子设计虽然是一个必要 的组成部分，但为了表达整体个体及个体个体间的逻辑结构及关系，必须在子设 计上再封装上一层，即普通节点。普通节点的输入输出参数即为其包含子设计的对 应参数。普通前驱节点数量被约束为1 ，后继节点数量被约束为大于等于l 。 聚合节点 聚合节点是一类具有特殊功能的节点：在具体的设计流程中，有时为了设计过 程中时序的需要，例如：某一个节点的输入需要其他多个节点的输出即在时序上 这个节点需要等待其他节点完成以后再执行，这样引入聚合节点就是为了保持流程 运行时序的需要，也是为了让来自多个不同节点的输入能够作为一个整体来考虑。 聚合节点的输入参数是之前的多个节点的输出，输出参数与输入参数相同。该类节 点后继节点数量约束为大于等于1 ，前驱节点数量约束为大于等于1 。 分支节点 分支节点是另一类特殊功能的节点，与聚合节点意义相对：在具体的设计流程 中，对于某些中间节点( 中间设计过程) 的输出，需要加以判断来决定设计流程的走 向，判断以其他节点的某些输出参数作为输入参数，通过设计人员的定义来确定判 断的条件，判断的结果为真或假，分支节点就根据判断的结果来确定设计流程中数 掘的流向。分支节点的输入参数是需要判断的一些中间节点的输出参数，输出为判 断输出的数据流向，在节点的具体执行过程中为判断的执行。在分支节点中需要着 重指出的是分支节点的输出只是一个流向，而具体的参数映射关系需要分支节点的 数掘前后流向对应的节点来决定。文中的分支节点一般都是具有两重分支：真或假。 但是在实际应用中，对于可能存在的多重分支情况，可以把多重分支分解为多个两 重分支的情况，利用分支的嵌套来解决问题。该类节点前驱节点数量约束为l ，后 继节点数量约束为2 ，包含一个真分支后继节点和一个假分支后继节点。 山东大学硕士学位论文 2 ) 节点阃逻辑关系 通过对复合设计中节点间关系的分析与归纳，我们把节点间的逻辑关系分为三 类：顺序关系，聚合关系，分支关系。各种不同的关系需要对应的节点来支持，节 点间的连接又需要各种逻辑关系，两者共同构成了复合设计的逻辑结构。 - 顺序关系 顺序关系主要用来描述节点问一对一的对应关系，顺序关系表示了设计流程的 数据流向；关系右端的节点存在至少一个输入参数，需要与关系左端节点的某些输 出参数相对应；顺序关系实际上也表示了节点间的逻辑依赖关系，关系右端的节点 依赖于左端的点，即关系右端的节点必须在关系左端的节点执行完成以后才能执 行。我们把左端节点称为右端节点的“前驱节点”，右端节点称为左端节点的“后 继节点”。顺序关系直接用“一”来表示，如下所示： 聚合关系 聚合关系是另一个特殊的关系，该类节点主要来处理当前节点的多个前驱节点 的输入和时序问题；聚合关系的功能也是类似的，主要来处理当前节点的多个前驱 问题：由顺序关系的定义可知，在普通的情况( 如果作为分支节点的后继，则可以 允许有两个前驱) ，每一个顺序关系的后继节点只存在一个前驱节点，在实际应用 中，某个节点的前驱往往有多个，如果直接利用顺序关系来表示，那么在设计流程 的执行顺序容易出现问题，所以文中规定：如果某一个节点存在多个前驱，那么这 些前驱需要首先添加一个聚合节点作为后继节点，再以此后继节点作为前驱。添加 一个顺序关系，把“真正的”后继节点作为其后继。聚合关系的表示可如下所示： 山东大学硕士学位论文 一分支关系 分支关系是另一类特殊的关系，它与分支节点配合使用。分支关系的前驱定义 与顺序关系类似。因为分支判断结果为真或假，故分支节点存在两个后继节点：“真 分支”后继节点和“假分支”后继节点，设计的流程就可以根掘分支关系的这种性 质实现分支流程的控制。由此可见，分支关系主要关联以下几种因素：i j 驱节点， 分支节点，“真分支”后继节点和“假分支”后继节点。分支关系可进行如下表示： 3 ) 触发与执行 所有节点和关系的定义，核，d 思想是为了产品设计流程而服务。若从复合设计 的流程细节来考虑，则必须研究：在何种条件下，节点才被触发；节点被触发后， 会执行何种的操作；当前节点执行完成后，对后继节点又该去如何操作。下面针对 不同类型的节点和关系，分别进行介绍：， _ 开始结束节点的触发与执行 开始节点的执行就是由节点获取复合设计的输入参数值并触发其后继节点；结 束节点的首先获取前驱节点的输入参数，然后把输入参数赋值给复合设计的输出参 数。需要说明的是，开始节点必须具备“自触发”的能力，即流程执行中首先需要 一个开始 - 普通节点的触发与执行 9 山东大学硕士学位论文 酱通节点的触发与执行都显得比较“中规中矩”普通节点的触发关系我们可以 称之为“a n y ”关系，即任意的，意思也就是说普通节点任一前驱节点执行完毕， 那么该普通节点就被触发执行：依掘逻辑结构中节点与关系的定义，如果某一节点 的| j 驱节点多于一个，那么只有一个是普通节点或聚合节点，其余的节点都是分支 节点；分支节点和普通节点虽然同时作为某一节点的前驱，但是两者并不需要同时 完成才能使此节点被触发，任一即可，所以这在时序上并不会影响节点的触发条件。 普通节点被触发以后，节点的执行过程就是从前驱获取输入参数值，调用资源 执行，获得输出参数值。 普通节点执行完毕以后，必须向其后继节点发送执行完毕的信号，即要触发后 继节点。普通节点对后继节点的触发关系为“a l l ”的关系，即当每一个普通节点 执行完毕，对其所有的后继节点都要进行触发，也就是要告诉所有的后继节点当前 节点已经执行完毕，可以调用当i j i 节点的输出参数。 。 一 _ 聚合节点的触发与执行 聚合节点的触发条件与其功能密切相关，引入聚合节点的目的就是为了使具有 多个前驱的节点在时序上同步，即每个前驱节点都执行完毕，才能为节点的触发执 行创造条件，而聚合节点需要在此之前被触发和执行，由此可见聚合节点的触发条 件也是“a l l ”关系：聚合节点所有的前驱节点都执行完毕，聚合节点才能被触发 执行。 聚合节点的执行过程与包含输入资源，输出资源的节点类似，都是一个虚拟的过 程，其执行过程即为一个由输入参数到输出参数直接赋值的经过。 聚合节点执行完毕以后，与普通节点类似，也向其后继节点发送执行完毕的信 号，即要触发后继节点聚合节点对后继节点的触发关系同样为“a l l ”的关系， 节点的所有后继节点都要进行触发，通知可以调用当前节点的输出参数。 分支节点的触发与执行 分支节点的触发与普通节点类似，为“a n y ”的关系。其任一前驱节点执 行完毕就可以触发。 分支节点的执行过程本质上是一个条件判断的过程，判断脚本根据分支节点的 输入参数和判断条件，可以判断分支是否可以满足：真或假。输入参数由前驱节点 获取，而条件判断则主要是进行输入参数的间大小的比较，输入参数与给定参考值 0 山东大学硕士学位论文 的比较等情况。分支节点执行的结果为真假，可由此确定设计流程的走向，并无实 际的输出参数 分支节点执行完毕以后，其对后继节点的触发与前两种触发情况是完全不一致 的：“真分支”后继节点与“假分支”后继节点是互斥的，根掘分支节点的执行情 况，设计流程只能沿其中一个方向前进。如果分支节点的判断为真。那么出发“真 分支”后继节点；反之，如果分支节点的判断为假，那么出发“假分支”后继节点。 2 1 2 数据结构与操作 本章中所有类型节点的描述都采用x m l 语言，在x m l 文档解析完成后，必须 有精确的数据结构与之对应。复合设计的数据结构，必须充分考虑各种节点及节点 问的关系。文中内容主要就是介绍了复合设计中由简单到复杂，由部分到整体的各 种数掘结构：节点一普通聚合分支节点一复合设计。在前面介绍的各种逻辑结构 和逻辑关系的基础上，结合实际需要，同时加入了一些辅助性的结构。 资源类作为各种资源结构的超类，定义了一些资源共同存在的属性，如名称， 描述，输入输出参数；资源类主要定义了对各种变量的存取操作函数，对输入输 出参数的添加，特别重要的是定义了一个虚函数：e x e c u t e 0 ，对于各种设计，可 以自定义执行的过程，代码示例如下： p u b l i ca b s t r a c tc l a s sr e s o u r c e p r o t e c t e ds t r i n gr en a m e ； 名称 p r o t e c t e ds t r l n gm _ d e s c r i p t i o n ； 描述 p r o t e c t e da r r a y l i s tmi n l i s t = n e wa r r a y l i s t0 输入参数队列 p r o t e c t e da r r a y l i s t = o u t l i s t = n e wa r r a y l x s t 0 ： 输出参数队列 p u b ll cr e s o u r c e ( s t r i n gn a m e s t r i n gd e s c r i p t i o n ) ( ) 构造函数 p u b i cv i r t u a lv o l de x c u t e 00 执行过程 p u b l i ca r r a y l i s tg e t l n l x s t ( ) j 款取输入参数队列 p u b l i c r r a y l i s tg e t o u t l i s t 0 获取输出参数队列 p u b l i cv o i da d d l n p a r a ( p a r a m e t o e rp ) 1 添加输入参数 p u b l i cv o i da d d o u t p a r a ( p a r a m e t e rp ) ) 掭加输出参数 。 p u b l i cp a r a m e t e rg e t i n p a x a ( s t r x a gn a m e ) i 】 通过名称获取指定输入参数 d u b l i cp a r a m e t e rg e t o u t p a r a ( s t r i n g 舱种) 通过名称款取指定输出参数 1 ) 复合设计的数据结构与操作 复合设计是资源超类的子类，当然也具有其性质和操作，但是复合设计又是一 山东大学硕士学位论文 ml i _ _ _ - - _ - 一 类特殊的资源，这主要是因为它描述的是一类设计流程。在3 1 1 中的内容对复合 设计的逻辑结构，各种节点的触发条件与执行情况的详细介绍的基础上，复合设计 中各因素的数掘结构定义如下： 一节点超类的数掘结构定义 节点类作为各种类型节点的超类，定义了一些节点共同存在的属性如节点的 前驱节点列表，节点的后继节点列表，节点间的参数映射关系等；节点超类还定义 了各种节点所共有的操作：判断当前节点是否被激活的虚函数；激活后继节点的虚 函数：与资源超类相似，节点超类同样也定义了个虚函数e x e c u t e ( ) ，负责节点 的执行：当然这些虚函数的具体实现需要各种节点的具体定义时完成，虚函数只是 提供了一个接口而已。 p u b li ca b s t r a c tc l a s sn o d e l p r o t e c t e ds t r i n gn t y p e ； p r o t e c t e dr e s o u r c el n r e s o u r c e ； p r o t e c t e da r m y l i s tl p r e n o d e s = o e w r r a y l l s t0 ： p r o t e c t e da r r a y l i s tm _ n e x t n o d e s = n e wa r r a y l i s t0 ： p r o t e c t e da r r a y l i s tl p a r a p a l r l l s t = n e wa r r a y l i s t ( ) ： p r o t e c t e da r r s y l i s tp r e n o d e s c t i v a t e d ；n e - a r r a y l i s t ( ) p u b l l cv i r t u a lb o o li s c t i v e 0 r e t l a l mf a l s e p u b l l cv x r t u a lv o l da c t i v e n e x t n o d e s ( ) l p u b l i cv i r t u a lv o l de x e c u t e 0 j p u b l i cv o z da d d l n r e s o u r c e ( r e s o u r c er ) ) p u b l i ch s r c eg e t i n r e s o t t v c e ( ) f j v u b l i cv o i dd e l f r e n o d e ( s t r i n gs t r ) p u b l i cv o i da d d p r e n o d e ( n o d en ) f p u b l i ca r r a y l i s tg e t p r e n o d e s ( ) ) p u b l i cv o i da d d p a r a p a z r l i s t ( p a r a m e t a r p a l rp p ) 0 j 节点类型 ， 包含的子设计 前驱节点队列 后继节点队列 参数映射队列 前驱节点完成标志队，o 判断节点是否被激活 激活后继节点操作 节点执行虚函数 添加子设计 获取子设计 删除前驱节点 添加前驱节点 获取前驱节点队列 添加参数映射 _ 普通节点类的数据结构定义 普通节点类是节点超类的子类，对节点的触发，激活后继节点执行等都按照 普通节点的逻辑定义显得那样“中规中矩”。 p u b l i cc l a s sc o s o n n o d e ：n o d e l p u b l i co v e r r i d eb o o li s a c t i v e 0触发条件为a n y i f ( t h i s i n r e s o u r e e n p s t a r t )开始节点自触发 r e t u r nt r u e f o r e a c h ( b o o lf l a gi nt h i s p r e n o d e s a c t i v a t e d ) i f ( f l a g - 一-