特征造型協同設計中沖突消解的研究

齊新軍

QI Xin-jun

（哈爾濱學院 數學與計算機學院，哈爾濱 150086）

特征造型協同設計中沖突消解的研究

The study of conflict resolution in feature modeling collaborative design

齊新軍

QI Xin-jun

（哈爾濱學院 數學與計算機學院，哈爾濱 150086）

協同設計是一種高效的設計方法，但是設計者之間不可避免的會產生沖突。本文提出一種沖突消解的原型系統，在操作過程中采取銀行家算法解決死鎖機制來預防沖突，并且根據沖突的特征將他們進行分類從而找出相匹配的消解策略。對那些無法解決的沖突問題，可以采用視頻會議協商進行有效解決。

協同設計；沖突阻止；沖突消解；死鎖；銀行家算法

0 引言

網絡環境下的特征造型主要分為分布式特征造型和協同特征造型兩大類。前者側重于挖掘網絡的計算潛力和集成異構多平臺造型系統,而后者主要處理多客戶間的協同設計問題。

當前，有許多支持協同設計的產品和實驗系統。WebSPIFF是一個采用瘦客戶端模式的、基于Web的協同特征造型系統[1]。采用“交通燈”的方法來保證某一時段只有惟一客戶可以修改模型。CADDAC系統中針對多客戶協同問題使用了Model-Controllers-Viewers設計模式[2]。然而在某一時刻，只有一個主客戶可以調用服務器的造型功能，其他的客戶只能觀察3D模型或進行模型變換。在CSM系統中[3]，每個客戶端都保留了產品模型的一個拷貝。當一個客戶端修改了模型，其結果被傳送回服務器，然后再發送到其他客戶端。以上系統中，當一個客戶進行模型修改時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品模型。

本文提出一種沖突消解原型系統，用于解決特征造型協同設計過程中產生的沖突問題。主要采用了銀行家算法來避免死鎖機制[6]，從而對產生的沖突問題進行有效避免及消解[7]。

1 沖突阻止

協同特征造型設計系統中的沖突阻止分為兩個方面：一方面要充分考慮那些潛在的沖突，并且在靜態設計時就要盡可能的避免。另一方面，從長遠來看，由于各個專家來自不同的領域，他們的經驗也不相同，因此，潛在的沖突將會上升。

假設有n個設計人員競爭m份資源，通常采用操作系統中用于解決死鎖問題的銀行家算法來解決沖突問題。在一個擁有m份資源和n個設計人員的協同特征造型設計系統中，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題。

在協同特征造型設計系統中，阻止沖突的主要方法是動態協商，包括優先級策略、雙邊協商和仲裁策略等等。如果確信每個設計人員有不同的優先級，那么擁有更高優先級的設計人員擁有資源的優先分配權。當設計人員之間發生沖突時，擁有高優先級的設計人員得到保護，其他的設計人員應該等待或掛起。如果設計人員沒有優先級或者擁有相同的優先級，他們可以通過雙邊協商解決沖突。

2 沖突分類

沖突可能來自設計和開發活動的各個階段。協同設計的過程也是沖突不斷產生和得到解決的過程。以下的幾個因素可能導致沖突：1）由于各專家的設計目標和設計評價的標準不同，會做出不同的設計選擇。2）由于缺乏一個共同的知識表達方法和一致的設計對象模型，各領域的設計人員在進行局部設計時做出最佳的、合理的方案，當它們集成為一個總體設計方案時，就會出現相互矛盾、互不協調的情況。3）上游設計人員的設計可能不符合下游設計人員、其他參與人員的評價和要求。4）涉及協同產品開發活動的資源缺乏或者資源規劃調度不合理等等。

針對上述分析，可以將沖突劃分為三個方面：

1）數據沖突：表達方式不同會引起信息很難轉換。數據沒有統一有效的安排和處理就不能滿足某些階段的需求。2）知識沖突：不同領域的規則不能滿足系統的需要。設計者的經驗不同并且每個設計者對變量的定義也不盡相同。3）資源沖突：包括人力資源、產品資源、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，關于沖突消解已經提出很多方法，但是比較典型的并且常用的幾個方法簡單介紹如下：

1）約束和松弛法。協同設計系統可以看作約束條件滿足問題。沖突就被看作違反約束的一種風格。可以通過放松約束條件和廢除約束條件來解決此類沖突問題。2）基于原因的方法。通過設置規則模式和建立模式數據庫起作用。如果沖突滿足該規則，就使用這個規則消除它。3）基于實例的推理法。同人類的認知過程相似，取決于專家描述和記憶的經驗和背景，該方法有很強的擴展性和自我調整能力。4）仲裁定律。在使用其他方法都不能解決問題時采用該方法解決。該方法試圖尋找一個所有團隊都能夠接受的草圖。相對來說較公正。

3.2 沖突消解模式及過程

沖突消解的系統模型如圖1所示。具體方法如下：在開始協同設計之前安裝沖突檢測模塊，一旦檢測出沖突立即鎖定相關對象。對沖突進行分類，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。一個專門的策略對應一個或多個它能夠解決的沖突類。沖突消解模塊根據沖突的特征和以前處理過的相似沖突對沖突進行處理。對那些沒有相應的處理策略的新的沖突，采用視頻會議協商策略。

圖1 沖突消解系統模型

沖突消解的過程分為以下幾個步驟：

1）確定約束模型 在協同設計過程中，各部分間的依賴和約束關系可以通過約束關系表達。該約束關系是同技術專家有關的技術，同制造商無關。在產品設計過程中，所有的約束關系在復雜的網絡中互相制約。在協作團隊之間，表達過程、產品和資源關系的一個有效的方法就是使用約束網絡。通過確定他們之間的關系，約束網絡將會引發沖突。

2）沖突檢測 沖突網絡確立后，系統將會檢測沖突。該程序將會檢查所有的結點，尋找沖突結點。使用Petri網絡，可以完成檢測。沖突可以劃分為滿足約束的一類。

3）分析沖突 通過檢測系統，沖突劃分為相關關系、不相關關系和相互關系。檢測后，沖突將會按照規則計算的優先級進行分類。這個規則是這樣的：相關關系優先于依賴關系，因此它將首先得到解決。不相關關系也在同時得到解決。然后再對依賴關系進行解決。

4）沖突消解 分析了沖突產生的原因后，系統進行沖突消解。根據在檢測中得到的問題，系統可以使用不同的沖突消解策略。包括約束法、觀察法和實例法。

5）沖突整理 沖突問題解決后，系統挑選相關的信息并且存儲數據，留作下次運用。所有的信息都存儲在信息數據庫、規則數據庫、沖突數據庫和產品設計庫中。

4 沖突消解算法

距離表達式定義如下：假設規則的覆蓋范圍和置信度設為C，D。那么C=(C1,C2,…,Cn)，結果為（v1,v2,…,vn）。在同等條件下還可以表示為(ai1,ai2,…,ain)和(aj1,aj2,…,ajn)。Ri表示某個規則，Rj表示某種屬性。如果Rj滿足Ri，那么就認為它們相容，不會產生沖突。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題，但是還存在一些特殊的沖突問題無法解決，此時可以采用視頻會議協商機制進行解決。即利用當前先進的視頻會議技術，遠程連接相關工作人員，通過視頻協商，達到工作目的和方案的一致性，從而避免產生沖突。

5 結束語

特征造型的協同設計在國內的研究才剛剛起步，關于協同設計中的沖突問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制來避免產生沖突問題，限制了產品的開發效率。本文提出的沖突消解原型系統采用銀行家算法來避免死鎖，從而有效阻止沖突的產生。沖突消解算法對那些產生沖突的屬性進行鎖定，進而進行沖突消解。當然，本文論述對該方向的研究還處于探索階段，還需要大量的后續工作。

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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，研究方向為數據庫應用。