鄭州牧業(yè)工程高等專(zhuān)科學(xué)校 孔素真

河南省委省政府機(jī)關(guān)事務(wù)管理局 余 彬

分布式協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究

鄭州牧業(yè)工程高等專(zhuān)科學(xué)校 孔素真

河南省委省政府機(jī)關(guān)事務(wù)管理局 余 彬

隨著全球信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，全球化市場(chǎng)的形成和技術(shù)變革的加速，圍繞新產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也日益激烈，因此，縮短新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的周期、提高新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的技術(shù)水平、降低新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的成本，并保證上市后產(chǎn)品的上市周期，就成為企業(yè)形成競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的重要因素。產(chǎn)品整個(gè)設(shè)計(jì)制造的全過(guò)程，各方的協(xié)同工作變得極為重要。

本文，筆者提出并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于Agent代理的分布式協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)，Internet/Intranet提供了完成這種分布式異地協(xié)同設(shè)計(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，Web技術(shù)和Multi－Agent技術(shù)構(gòu)成了協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境的底層技術(shù)支撐。系統(tǒng)充分利用了Web的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了客戶(hù)端的零安裝，訪問(wèn)和使用簡(jiǎn)便，同時(shí)將設(shè)計(jì)中的協(xié)同控制交給Agent代理來(lái)完成。

一、系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

分布式協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的分布式是指用戶(hù)可以分布在不同時(shí)間和空間上，而協(xié)同設(shè)計(jì)中的協(xié)同即包括設(shè)計(jì)人員之間、設(shè)計(jì)人員同設(shè)計(jì)環(huán)境之間的通訊與交流，還包括設(shè)計(jì)過(guò)程中各設(shè)計(jì)階段、各設(shè)計(jì)小組之間的模型信息一致性要求進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的協(xié)同，其最終目標(biāo)是充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源與技術(shù)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同作者之間的并行工作機(jī)制，因此提出了如圖1所示的協(xié)同設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)是純B/S結(jié)構(gòu)，只需要使用瀏覽器，協(xié)同用戶(hù)間就可以通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同工作和信息的溝通。

該結(jié)構(gòu)可以分為3層：協(xié)作應(yīng)用層、協(xié)作通信層和應(yīng)用服務(wù)器層。最上層為協(xié)作應(yīng)用層包括各個(gè)不同的協(xié)同設(shè)計(jì)小組，每個(gè)小組承擔(dān)不同的任務(wù)，每個(gè)小組及小組成員之間通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行交流和協(xié)同設(shè)計(jì)。最下層為應(yīng)用服務(wù)器層，主要是提供智能體的Agent代理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)、視頻會(huì)議、電子白板等多種協(xié)同交流工具。中間層的協(xié)作通信層作為應(yīng)用層和應(yīng)用服務(wù)器層的中介，主要是Web服務(wù)器和Internet/Intranet網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等基本條件。

二、智能體Agent代理

基于Agent代理的分布式協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)的智能體Agent代理由協(xié)同設(shè)計(jì)Agent和協(xié)同通信Agent這2部分組成。協(xié)同設(shè)計(jì)Agent主要是提供用戶(hù)在對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)產(chǎn)生并發(fā)控制及設(shè)計(jì)規(guī)則的控制。協(xié)同通信Agent的作用主要是用戶(hù)使用協(xié)同工具交流時(shí)進(jìn)行控制。

1.協(xié)同設(shè)計(jì)Agent。協(xié)同設(shè)計(jì)Agent主要是提供多用戶(hù)同時(shí)操作同一個(gè)零件和多用戶(hù)對(duì)多個(gè)零件同時(shí)進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)時(shí)的控制機(jī)制。把用戶(hù)提交申請(qǐng)對(duì)零件操作定義為任務(wù)，記為R，同時(shí)我們定義了一個(gè)5元組（Ul、Up、Ua、Uf、Ut）表示用戶(hù)當(dāng)前的狀態(tài)，記為U。Ul表示任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)是加鎖還是沒(méi)有加鎖，Ul＝0表示任務(wù)未鎖死，Ul＝1表示任務(wù)已經(jīng)鎖死。Up表示用戶(hù)對(duì)任務(wù)的操作權(quán)限，Up＝0表示沒(méi)有權(quán)限，Up＝1表示有權(quán)限。Ua表示任務(wù)是否完成，Ua＝0表示沒(méi)有完成，Ua＝1表示已經(jīng)完成。Uf表示任務(wù)的優(yōu)先權(quán)，它的數(shù)值越大表示優(yōu)先權(quán)越高。Ut代表任務(wù)鎖的實(shí)效性，Ut＝0表示用戶(hù)操作權(quán)限過(guò)期，Ut＝1表示用戶(hù)擁有操作權(quán)限。

（1）多對(duì)一。用戶(hù)Ui和用戶(hù)Uj（i≠j）在申請(qǐng)同一個(gè)任務(wù)時(shí)，如果Ul＝0andUa=0，且Ui.Up＝1，Uj.Up＝0，這時(shí)用戶(hù)Ui將獲得任務(wù)的操作權(quán)，同時(shí)Ul＝1，若Ui.Up＝1，Uj.Up＝1，Ui.Uf＞Uj. Uf則用戶(hù)Ui獲得任務(wù)的操作權(quán)，否則相反，同時(shí)Ul＝1。當(dāng)任務(wù)完成時(shí)，Ua＝1，這時(shí)Ul＝0，用戶(hù)Ui釋放任務(wù)鎖后，Ua也置0，其他用戶(hù)可以提出新的任務(wù)申請(qǐng)。元素Ut是對(duì)用戶(hù)操作任務(wù)時(shí)間作出限制，防止死鎖的發(fā)生，Ut＝0時(shí)用戶(hù)Ui被迫釋放任務(wù)鎖，Ul＝0andUa=0進(jìn)行初始化。

（2）多對(duì)多。用戶(hù)Ui在申請(qǐng)Ri和用戶(hù)Uj在申請(qǐng)Rj（i≠j）任務(wù)時(shí)，如果Ri.Uf＞Rj.Uf.Ri.Ul＝0andRi.Ua=0，且Ui.Ri.Up＝1，這時(shí)用戶(hù)Ui將獲得任務(wù)的操作權(quán)，否則，若Rj.Ul＝0andRj.Ua= 0，且Uj.Rj.Up＝1用戶(hù)Uj將獲得任務(wù)的操作權(quán)。其他元素的變換同多對(duì)一的規(guī)則一樣。

2.協(xié)同通信Agent。在協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程中，協(xié)同用戶(hù)間的溝通交流是協(xié)同通信Agent同各個(gè)協(xié)同工具協(xié)調(diào)來(lái)完成的，此部分的可靠性直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。在網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作系統(tǒng)中，各個(gè)協(xié)同用戶(hù)所處的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是不同的，因此協(xié)同通信Agent主要協(xié)調(diào)各個(gè)用戶(hù)之間的協(xié)同交流。當(dāng)一個(gè)用戶(hù)發(fā)起呼叫組織實(shí)時(shí)協(xié)同時(shí)，若協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)上沒(méi)有要合作的伙伴，協(xié)同通信Agent就會(huì)發(fā)布消息，呼吁有關(guān)的設(shè)計(jì)小組成員響應(yīng)其合作請(qǐng)求。

3.應(yīng)用實(shí)例。儀表是一種典型的多品種、小批量的產(chǎn)品，其應(yīng)用場(chǎng)合廣泛，用戶(hù)需求也不盡相同。因此，將基于Agent代理分布式協(xié)同設(shè)計(jì)原型系統(tǒng)應(yīng)用于儀表中具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。本文構(gòu)建的儀表協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)的流程圖如圖2所示。在不同地點(diǎn)的用戶(hù)利用基于Agent的分布式協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)，申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)任務(wù)，智能體Agent及時(shí)協(xié)調(diào)任務(wù)設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)生的各種沖突，用戶(hù)可以利用各種協(xié)同交流工具及時(shí)地進(jìn)行設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法的溝通，以達(dá)到最優(yōu)化的設(shè)計(jì)。

圖3給出了系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的一個(gè)界面?？梢钥闯?，系統(tǒng)把儀表整機(jī)設(shè)計(jì)分為前面板和后面板等多個(gè)子任務(wù)，設(shè)計(jì)人員利用系統(tǒng)來(lái)申請(qǐng)子任務(wù)，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)初期便可以利用協(xié)同交流工具及時(shí)地進(jìn)行設(shè)計(jì)思路的溝通和交流。進(jìn)入設(shè)計(jì)后期，設(shè)計(jì)人員可以一邊利用協(xié)同工具交流，一邊進(jìn)行任務(wù)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的交流和設(shè)計(jì)。當(dāng)設(shè)計(jì)完成后，提交修改意見(jiàn)及修改設(shè)計(jì)請(qǐng)求。當(dāng)修改設(shè)計(jì)完成后，智能Agent升級(jí)子任務(wù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)通知其他設(shè)計(jì)人員查看設(shè)計(jì)結(jié)果。當(dāng)所有的子任務(wù)都完成后，智能Agent升級(jí)整機(jī)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，利用這種“集中升級(jí)，分散設(shè)計(jì)”的思路可以減少網(wǎng)絡(luò)通訊及數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ髁俊?/p>

三、結(jié)論

隨著Web技術(shù)的發(fā)展，制造業(yè)在協(xié)調(diào)化、分布式、敏捷化、智能化等方面的要求越來(lái)越高，基于Agent技術(shù)為解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造及產(chǎn)品整個(gè)生命周期的協(xié)同工作提供了一種全新的方法和手段。本文提出了基于Agent代理的分布式協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，并討論了主要Agent的工作原理，為產(chǎn)品的協(xié)同設(shè)計(jì)提供了一種有效和可行的方案。