特征造型協(xié)同設(shè)計(jì)中沖突消解的研究

齊新軍

QI Xin-jun

（哈爾濱學(xué)院 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院，哈爾濱 150086）

特征造型協(xié)同設(shè)計(jì)中沖突消解的研究

The study of conflict resolution in feature modeling collaborative design

齊新軍

QI Xin-jun

（哈爾濱學(xué)院 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院，哈爾濱 150086）

協(xié)同設(shè)計(jì)是一種高效的設(shè)計(jì)方法，但是設(shè)計(jì)者之間不可避免的會(huì)產(chǎn)生沖突。本文提出一種沖突消解的原型系統(tǒng)，在操作過(guò)程中采取銀行家算法解決死鎖機(jī)制來(lái)預(yù)防沖突，并且根據(jù)沖突的特征將他們進(jìn)行分類從而找出相匹配的消解策略。對(duì)那些無(wú)法解決的沖突問(wèn)題，可以采用視頻會(huì)議協(xié)商進(jìn)行有效解決。

協(xié)同設(shè)計(jì)；沖突阻止；沖突消解；死鎖；銀行家算法

0 引言

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的特征造型主要分為分布式特征造型和協(xié)同特征造型兩大類。前者側(cè)重于挖掘網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算潛力和集成異構(gòu)多平臺(tái)造型系統(tǒng),而后者主要處理多客戶間的協(xié)同設(shè)計(jì)問(wèn)題。

當(dāng)前，有許多支持協(xié)同設(shè)計(jì)的產(chǎn)品和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。WebSPIFF是一個(gè)采用瘦客戶端模式的、基于Web的協(xié)同特征造型系統(tǒng)[1]。采用“交通燈”的方法來(lái)保證某一時(shí)段只有惟一客戶可以修改模型。CADDAC系統(tǒng)中針對(duì)多客戶協(xié)同問(wèn)題使用了Model-Controllers-Viewers設(shè)計(jì)模式[2]。然而在某一時(shí)刻，只有一個(gè)主客戶可以調(diào)用服務(wù)器的造型功能，其他的客戶只能觀察3D模型或進(jìn)行模型變換。在CSM系統(tǒng)中[3]，每個(gè)客戶端都保留了產(chǎn)品模型的一個(gè)拷貝。當(dāng)一個(gè)客戶端修改了模型，其結(jié)果被傳送回服務(wù)器，然后再發(fā)送到其他客戶端。以上系統(tǒng)中，當(dāng)一個(gè)客戶進(jìn)行模型修改時(shí)都采用了某種令牌傳遞策略[4,5]，使得其他客戶只能觀察或查詢被置鎖的產(chǎn)品模型。

本文提出一種沖突消解原型系統(tǒng)，用于解決特征造型協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)生的沖突問(wèn)題。主要采用了銀行家算法來(lái)避免死鎖機(jī)制[6]，從而對(duì)產(chǎn)生的沖突問(wèn)題進(jìn)行有效避免及消解[7]。

1 沖突阻止

協(xié)同特征造型設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的沖突阻止分為兩個(gè)方面：一方面要充分考慮那些潛在的沖突，并且在靜態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)就要盡可能的避免。另一方面，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，由于各個(gè)專家來(lái)自不同的領(lǐng)域，他們的經(jīng)驗(yàn)也不相同，因此，潛在的沖突將會(huì)上升。

假設(shè)有n個(gè)設(shè)計(jì)人員競(jìng)爭(zhēng)m份資源，通常采用操作系統(tǒng)中用于解決死鎖問(wèn)題的銀行家算法來(lái)解決沖突問(wèn)題。在一個(gè)擁有m份資源和n個(gè)設(shè)計(jì)人員的協(xié)同特征造型設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，至少需要m*n步操作。銀行家算法用于解決資源分配和避免死鎖問(wèn)題。

在協(xié)同特征造型設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，阻止沖突的主要方法是動(dòng)態(tài)協(xié)商，包括優(yōu)先級(jí)策略、雙邊協(xié)商和仲裁策略等等。如果確信每個(gè)設(shè)計(jì)人員有不同的優(yōu)先級(jí)，那么擁有更高優(yōu)先級(jí)的設(shè)計(jì)人員擁有資源的優(yōu)先分配權(quán)。當(dāng)設(shè)計(jì)人員之間發(fā)生沖突時(shí)，擁有高優(yōu)先級(jí)的設(shè)計(jì)人員得到保護(hù)，其他的設(shè)計(jì)人員應(yīng)該等待或掛起。如果設(shè)計(jì)人員沒(méi)有優(yōu)先級(jí)或者擁有相同的優(yōu)先級(jí)，他們可以通過(guò)雙邊協(xié)商解決沖突。

2 沖突分類

沖突可能來(lái)自設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)活動(dòng)的各個(gè)階段。協(xié)同設(shè)計(jì)的過(guò)程也是沖突不斷產(chǎn)生和得到解決的過(guò)程。以下的幾個(gè)因素可能導(dǎo)致沖突：1）由于各專家的設(shè)計(jì)目標(biāo)和設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)不同，會(huì)做出不同的設(shè)計(jì)選擇。2）由于缺乏一個(gè)共同的知識(shí)表達(dá)方法和一致的設(shè)計(jì)對(duì)象模型，各領(lǐng)域的設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行局部設(shè)計(jì)時(shí)做出最佳的、合理的方案，當(dāng)它們集成為一個(gè)總體設(shè)計(jì)方案時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)相互矛盾、互不協(xié)調(diào)的情況。3）上游設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)可能不符合下游設(shè)計(jì)人員、其他參與人員的評(píng)價(jià)和要求。4）涉及協(xié)同產(chǎn)品開(kāi)發(fā)活動(dòng)的資源缺乏或者資源規(guī)劃調(diào)度不合理等等。

針對(duì)上述分析，可以將沖突劃分為三個(gè)方面：

1）數(shù)據(jù)沖突：表達(dá)方式不同會(huì)引起信息很難轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)沒(méi)有統(tǒng)一有效的安排和處理就不能滿足某些階段的需求。2）知識(shí)沖突：不同領(lǐng)域的規(guī)則不能滿足系統(tǒng)的需要。設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)不同并且每個(gè)設(shè)計(jì)者對(duì)變量的定義也不盡相同。3）資源沖突：包括人力資源、產(chǎn)品資源、軟硬件資源，及其他一些輔助資源。如果它們不能夠適度的分配或者及時(shí)提供，有可能引起資源沖突。

3 沖突消解

3.1 沖突消解方法

目前，關(guān)于沖突消解已經(jīng)提出很多方法，但是比較典型的并且常用的幾個(gè)方法簡(jiǎn)單介紹如下：

1）約束和松弛法。協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以看作約束條件滿足問(wèn)題。沖突就被看作違反約束的一種風(fēng)格?？梢酝ㄟ^(guò)放松約束條件和廢除約束條件來(lái)解決此類沖突問(wèn)題。2）基于原因的方法。通過(guò)設(shè)置規(guī)則模式和建立模式數(shù)據(jù)庫(kù)起作用。如果沖突滿足該規(guī)則，就使用這個(gè)規(guī)則消除它。3）基于實(shí)例的推理法。同人類的認(rèn)知過(guò)程相似，取決于專家描述和記憶的經(jīng)驗(yàn)和背景，該方法有很強(qiáng)的擴(kuò)展性和自我調(diào)整能力。4）仲裁定律。在使用其他方法都不能解決問(wèn)題時(shí)采用該方法解決。該方法試圖尋找一個(gè)所有團(tuán)隊(duì)都能夠接受的草圖。相對(duì)來(lái)說(shuō)較公正。

3.2 沖突消解模式及過(guò)程

沖突消解的系統(tǒng)模型如圖1所示。具體方法如下：在開(kāi)始協(xié)同設(shè)計(jì)之前安裝沖突檢測(cè)模塊，一旦檢測(cè)出沖突立即鎖定相關(guān)對(duì)象。對(duì)沖突進(jìn)行分類，沖突分類模塊分析并且提取沖突特性。不同的沖突種類或類別要求不同的沖突消解策略。擁有相同特征集合的沖突歸入一類。一個(gè)專門(mén)的策略對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)它能夠解決的沖突類。沖突消解模塊根據(jù)沖突的特征和以前處理過(guò)的相似沖突對(duì)沖突進(jìn)行處理。對(duì)那些沒(méi)有相應(yīng)的處理策略的新的沖突，采用視頻會(huì)議協(xié)商策略。

圖1 沖突消解系統(tǒng)模型

沖突消解的過(guò)程分為以下幾個(gè)步驟：

1）確定約束模型 在協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程中，各部分間的依賴和約束關(guān)系可以通過(guò)約束關(guān)系表達(dá)。該約束關(guān)系是同技術(shù)專家有關(guān)的技術(shù)，同制造商無(wú)關(guān)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，所有的約束關(guān)系在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中互相制約。在協(xié)作團(tuán)隊(duì)之間，表達(dá)過(guò)程、產(chǎn)品和資源關(guān)系的一個(gè)有效的方法就是使用約束網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)確定他們之間的關(guān)系，約束網(wǎng)絡(luò)將會(huì)引發(fā)沖突。

2）沖突檢測(cè) 沖突網(wǎng)絡(luò)確立后，系統(tǒng)將會(huì)檢測(cè)沖突。該程序?qū)?huì)檢查所有的結(jié)點(diǎn)，尋找沖突結(jié)點(diǎn)。使用Petri網(wǎng)絡(luò)，可以完成檢測(cè)。沖突可以劃分為滿足約束的一類。

3）分析沖突 通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)，沖突劃分為相關(guān)關(guān)系、不相關(guān)關(guān)系和相互關(guān)系。檢測(cè)后，沖突將會(huì)按照規(guī)則計(jì)算的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行分類。這個(gè)規(guī)則是這樣的：相關(guān)關(guān)系優(yōu)先于依賴關(guān)系，因此它將首先得到解決。不相關(guān)關(guān)系也在同時(shí)得到解決。然后再對(duì)依賴關(guān)系進(jìn)行解決。

4）沖突消解 分析了沖突產(chǎn)生的原因后，系統(tǒng)進(jìn)行沖突消解。根據(jù)在檢測(cè)中得到的問(wèn)題，系統(tǒng)可以使用不同的沖突消解策略。包括約束法、觀察法和實(shí)例法。

5）沖突整理 沖突問(wèn)題解決后，系統(tǒng)挑選相關(guān)的信息并且存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，留作下次運(yùn)用。所有的信息都存儲(chǔ)在信息數(shù)據(jù)庫(kù)、規(guī)則數(shù)據(jù)庫(kù)、沖突數(shù)據(jù)庫(kù)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)庫(kù)中。

4 沖突消解算法

距離表達(dá)式定義如下：假設(shè)規(guī)則的覆蓋范圍和置信度設(shè)為C，D。那么C=(C1,C2,…,Cn)，結(jié)果為（v1,v2,…,vn）。在同等條件下還可以表示為(ai1,ai2,…,ain)和(aj1,aj2,…,ajn)。Ri表示某個(gè)規(guī)則，Rj表示某種屬性。如果Rj滿足Ri，那么就認(rèn)為它們相容，不會(huì)產(chǎn)生沖突。距離方程式表示如下：

采用此算法，可以解決一般的沖突消解問(wèn)題，但是還存在一些特殊的沖突問(wèn)題無(wú)法解決，此時(shí)可以采用視頻會(huì)議協(xié)商機(jī)制進(jìn)行解決。即利用當(dāng)前先進(jìn)的視頻會(huì)議技術(shù)，遠(yuǎn)程連接相關(guān)工作人員，通過(guò)視頻協(xié)商，達(dá)到工作目的和方案的一致性，從而避免產(chǎn)生沖突。

5 結(jié)束語(yǔ)

特征造型的協(xié)同設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)的研究才剛剛起步，關(guān)于協(xié)同設(shè)計(jì)中的沖突問(wèn)題也取得了一定的成果，但是以前的研究方法多采用令牌傳遞策略和置鎖機(jī)制來(lái)避免產(chǎn)生沖突問(wèn)題，限制了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)效率。本文提出的沖突消解原型系統(tǒng)采用銀行家算法來(lái)避免死鎖，從而有效阻止沖突的產(chǎn)生。沖突消解算法對(duì)那些產(chǎn)生沖突的屬性進(jìn)行鎖定，進(jìn)而進(jìn)行沖突消解。當(dāng)然，本文論述對(duì)該方向的研究還處于探索階段，還需要大量的后續(xù)工作。

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TP391

A

1009-0134(2010)11(下)-0001-03

10.3969/j.issn.1009-0134.2010.11(下).01

2010-08-20

齊新軍（1968 -），女，碩士，研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用。