基于Ｐｅｔｒｉ网的协同三维建模工作流模型研究

1、基于网的协同三维建模工作流模型研究 0 引言近年来,虚拟校园、虚拟城市等作为一种可视化的信息平台1,其包含的信息量越来越丰富,规模也越来越大,给场景建模和管理带来极大挑战。以往的建模方法和工具没有考虑网络技术的应用,只是单机集中完成建模,不仅工作效率低,也不利于基于网络的协同建模,已经满足不了实际生产的需求。解决这一问题的一个可行方法就是为三维模型的建模系统提供协作成员之间的协同支持,建立相应的计算机辅助协同建模系统,这有利于多空间分布的建模人员能够根据自己的建模任务共同创建分布式模型对象,从而高效地完成建模的工作。计算机支持的协同工作(computer supported cooperati

2、on work,CSCW)是一个利用计算机技术、网络与通信技术、多媒体技术、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地组织起来,以共同完成某一项任务的分布式计算机环境2。随着计算机通信、分布式计算机、多媒体技术等的发展,CSCW正从概念逐步走向应用。文献3在对网络化协同产品开发基本概念和内涵特征进行详细分析的基础上,依次从概念模型、协同模型和形成过程三个方面对网络化协同产品开发机理进行深入研究,构建由组织模型、过程模型、产品模型和资源模型四类子模型所组成的网络化协同产品开发概念模型,分析协同发生的三维场景(时间维、空间维和对象维),探索网络化协同产品

3、开发的形成过程。文献4针对当前油田注水生产现状和注水生产管网建模的局限性,通过对协同工作理论的研究,石油能源论文分析管网建模和协同工作的结合点,建立起油田注水生产过程仿真分布式协同建模系统,为油田地面工程建立仿真模型提供了一种实用的技术和工具。在虚拟场景三维建模的开发中,协同已经被广泛地应用在产品开发、机械设计等领域,主要集中在对协同CAD建模5,6的研究。在“郑州大学数字化校园”项目中,采用的是Multigen Creator模型,这就需要考虑如何实现协同Creator建模,目前还没有广泛深入的研究。因此,把CSCW引入三维模型协同建模系统,将增强协作人员的协同工作能力,提高合作效率。在进行

4、协同建模系统的工作流程设计中,清晰描述复杂的各项工作流程的条件和分支逻辑是比较困难的。Petri网有精确的定义,是一个模型化的工具,它用于模型化离散事件的系统问题,与许多其他非形式化的框图技术相比,避免了模糊性、不确定性和矛盾性,并且可以有效地解决工作流中的冲突问题,用Petri网定义工作流并且建立模型,对设计开发复杂的项目流程有直接的指导意义。1 大规模三维场景协同建模理论1.1 大规模三维场景建模的特点财政税收论文一个大规模的虚拟场景往往由许多不同的对象组成,如学校的校园由多个校区组成,每个校区又包含了树木、草地、楼房等三维模型,它们之间形成一种层次包含关系。因此,可以把校区、树木、草地、

5、楼房等对象看做特殊“零部件”对象,整个校园就是由这些特殊零部件组成的“产品”。目前人们对大规模的虚拟场景的一次性生成技术和相应软件工具的研究还不成熟,并且由于精度等原因而难以达到实用效果。人们的研究更多地集中在如何快速地、尽可能自动地生成楼房、树木等对象,然后再人工集成这些对象形成复杂的场景。根据这些对象的特点,人们已经研究出不少比较成熟的相关技术,并开发出相应的系统工具,所以,创建一个大规模的虚拟场景时,往往要用到各种开发工具。但是这些系统工具只支持单用户、单机操作,所涉及的知识也不尽相同,并且为了达到一定的设计精度往往需要更多的人为参与,显然对于设计一个由成千上万对象组成的复杂虚拟场景来说

6、,这种串行设计方法具有开发周期长、财税法规论文设计成本高等缺点。通过分析不难发现,一个大规模的虚拟场景的创建过程具有以下几个特点1:a)多主体性。在设计活动中一般由Creator建模人员、摄影师、贴图人员等相互独立的并具有不同领域知识的许多人员参与。b)协同性。各种设计人员之间需要相互通信,以便共享和交换信息,并且工作中一旦发生冲突,需要进行协调和沟通。c)共同性。设计人员要实现的最终设计目标是相同的,因此应具有一致的设计环境和上下文信息。 这些特点表明,采用协同技术可以实现大规模场景设计从传统单机单用户的串行设计模式向以网络为中心的分布式多用户的协同设计模式转变,使得处于不同地理位置的多个用

7、户同时对同一场景进行设计成为可能。在这里,引入协同思想来设计一个面向大规模虚拟场景协同建模的支撑模型,功能包括:可实现不同地理位置的多个用户共同对同一场景建模,并获得各地的模型增量信息,减少网络传输量;可实现大规模场景增量数据的统一管理,教育论文为用户的查询与共享提供了极大的方便;可提供过程的管理与监控,为场景的协同设计提供必要的支持。1.2 协同建模的系统框架协同建模系统由分布式客户端和服务器两部分构成,总体框架如图1所示。协同开发人员通过本地分布式客户端实现协同建模过程。分布式客户端包括模型编辑模块和增量信息模块。其中,模型编辑模块实现对三维模型的建模以及对已有模型的结构和属性进行编辑;增

8、量信息模块实现三维模型之间的对比操作,获得本地协同建模的增量信息数据,并实现增量信息的传输。服务器主要是对协作开发成员上传的模型增量数据进行有效的版本管理,包括模型版本库和模型版本显示两部分。模型版本库用于存储协同用户上传的三维模型增量信息,包括增量信息所属的版本号、模型名、模型的节点名、节点属性及提交时间等。模型版本显示主要是通过读取模型版本库中的增量信息并进行版本增量信息重组而形成各个版本完整的模型信息,并且以版本树的形式显示出来,管理员可以进行有效的添加、删除等操作。客户端、服务器分别维护一个动态客户端列表,环境工程论文用于记录所有协同开发客户端的动态信息,包括客户端的在线情况、编辑模型

9、的版本及下载时间等。在协同建模系统中,客户端与服务器端之间的消息和数据的网络通信与传输是支撑系统的核心,它包括主动传输和被动传输两种方式。一方面协同用户主动与服务器通信并发送增量数据;另一方面服务器在接收新版本的增量请求后,会主动向其他在线的客户端发送当前最新版本的三维模型数据信息,使协作开发人员可以随时了解当前最新版本模型,避免协同建模过程中冲突、碰撞的概率,而且能够降低服务器的工作量,缩短处理时间,从整体上提高工作效率。 2 协同建模的核心流程 协同建模系统包含协同人员、模型版本号、版本信息、管理等多方面的因素,一般至少会有两个分布式的协同客户端共同承担协同建模的任务,根据协同用户工作的进

10、程以及当前的状态和动作,采用有效的 2 协同建模的核心流程协同建模系统包含协同人员、模型版本号、版本信息、管理等多方面的因素,一般至少会有两个分布式的协同客户端共同承担协同建模的任务,根据协同用户工作的进程以及当前的状态和动作,采用有效的方法解决可能出现的问题。协同建模过程主要体现在协同用户在完成本地建模之后向服务器端传输模型版本增量信息直至服务器成功接收的整个过程,如图2所示。当有协同用户向服务器提交版本增量信息时,首先要判断模型版本库是否为空,如果为空,就直接存储至模型版本库,作为三维模型的最原始版本;否则,就要判断提交的模型版本号是否与当前模型版本库中的版本号一致。如果不一致,服务器就会

11、主动向该协同用户发送新版本的模型;如果一致,接着判断提交的增量信息间是否存在操作冲突,然后才能决定客户端是否接收此次提交。在上述判断提交的增量信息是否有冲突的过程中,当只有一个协同用户提交时,不可能存在冲突的问题;物流管理论文刑法论文针对工作中具有固有程序的常规活动提出的一个概念。按照工作流管理联盟(WfMC)的定义:全部或部分由计算机支持或自动处理的业务过程称之为工作流,它是业务流程在计算机上的形式化描述和实现8。由定义可知,工作流的处理过程具有自动性、并行性和离散性等特点。目前已经有多种工作流形式化建模方法,如有向图、Petri网、对象模型以及基于约束条件的形式语言文法表示等。工作流网是在

12、Petri网的基础上发展起来的,专门用于业务流程的建模,是一种特殊的Petri网。鉴于三维模型协同建模系统具有并发性、分布式等特点,结合系统设计应用基于Petri网的工作流理论对系统进行结构化建模。对工作流的控制流维度建模的Petri网称为工作流网(WF-Net)9,10。定义2 Petri网?PN=(P,T,F)是?WF-Net?。当且仅当:?a?)存在一个源库所iP,使得i=?;?b?)存在一个汇结库所oP?,行政法论文使得o=?;?c?)每个节点xPT都位于从i到o的一条路径上。 ?WF-Net有如下的性质:Petri?网PN=(P,T,F)是一个工作流网,则:?a?)如果PN是一个拥有源库所i 的?WF-Net?,那么对于任何库所pP:p?或p=i,即i是惟一的源库所;?b?)如果PN是一个拥有汇结库所o的?WF-Net?,那么对于任何库所pP:p?或p=o,即o是惟一的汇结库所;?c?)如果添加一个变迁t到PN,用来连接汇结库所o和源库所i,那么所得到的?Petri?网是强连通的。?在工作流网络模型中,任务包括四种路由结构,即顺序、并行、选择和循环,如图3所示。在实现时,通过引入下面的符号来描述路由类别:变迁的输出端用符号来表示与合并;变迁的输出端用符号来表示或分支;变迁的输入端用符号来表示或合并