基于Petri网的协同设计过程建模技术研究

发布时间：2017-05-10 15:14

  本文关键词：基于Petri网的协同设计过程建模技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现代工程设计的发展趋势是并行化、网络化、智能化，从而最终实现高度的集成化。随着产品设计过程的日趋复杂，协同设计已成为必然，良好的过程建模与规划技术作为一种集成框架，可把设计过程中的不确定因素加以模型化、规律化，，从而为设计人员提供一个良好的协同工作环境。另一方面，由于Petri网(离散并行系统的数学表示模型)具有规范的语义、图形化表达形式、广泛的适用性、数学分析能力，且具有较成熟的数学模型及软件对其进行定性和定量分析，可作为设计过程优化的有效工具。因此，本论文提出了基于Petri网的协同设计过程建模这一研究课题。 在前期大量阅读文献的基础上，我们发现资源、设计、过程为协同设计的核心三要素。设计过程中，资源、设计、过程不可避免的会产生冲突，因此，在协同环境下的设计过程建模应主要围绕资源冲突、设计冲突、过程冲突展开。因此，本论文从如下几方面展开了相关工作： 在基于资源冲突的过程建模方面，提出了利用DSM(Design Structure Matrix)和Petri网对设计过程建模与仿真的研究。首先利用DSM对产品设计过程进行建模，并从产品设计过程特点出发，为支持基本过程逻辑的描述定义了着色Petri网基本网模型结构，将DSM映射为着色Petri网，建立了产品设计过程着色Petri网模型。在此基础上，建立了对设计资源进行有效分配的动态分配模型，通过定量仿真分析，实现产品开发过程资源冲突检测及资源重新分配和调整，并通过桥式起重机的小车设计实例，说明了该方法的有效性。 在基于设计冲突的过程建模方面，提出了利用可拓理论和Petri网对设计过程中设计冲突进行消解的方法。首先利用可拓理论的关联函数进行设计冲突的检验，用Petri网对蕴含规则进行表达；然后，对上位物元进行蕴含分析得到下位物元，并对设计中的数据冲突进行CPN Tools建模，仿真多次进行设计冲突中的数据优化，达到设计冲突消解的目的，通过桥式起重机主梁设计为例，解决主梁自重和满足其自身刚度和强度的设计矛盾问题。 在基于过程冲突的过程建模方面，提出了利用层次着色Petri网进行过程冲突消解方法，首先对产品的设计过程用层次着色Petri网进行建模，并用Petri网的仿真工具CPNTools对这个过程进行有效地监测，从而分析所建立设计流程的合理性，并对流程进行冲突检测，使设计流程有了验证能力和预测能力。 针对以上理论研究，开发了“协同设计服务平台系统”，实现产品的快速开发。
【关键词】：协同设计 过程建模 Petri网 冲突
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH122
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 研究背景11
• 1.2 相关领域的国内外研究现状11-16
• 1.2.1 过程建模的研究现状11-14
• 1.2.2 协同设计冲突消解的研究现状14-16
• 1.3 课题的关键技术16-17
• 1.3.1 Petri 网简介16-17
• 1.3.2 CPN Tools 简介17
• 1.3.3 可拓学简介17
• 1.3.4 DSM 简介17
• 1.4 研究的目的及意义17-18
• 1.5 课题的研究的内容及章节安排18-19
• 1.5.1 课题研究的内容18
• 1.5.2 论文的章节安排18-19
• 1.6 本章小结19-21
• 第二章 面向资源冲突的设计过程建模21-41
• 2.1 前言21
• 2.2 基于 DSM 的产品设计过程建模21-23
• 2.2.1 设计过程的单元化建模21-22
• 2.2.2 设计过程的 DSM 建模22-23
• 2.3 DSM 到 Petri 网的映射算法23-26
• 2.4 基于着色 Petri 网过程建模及分析26-29
• 2.4.1 基于着色 Petri 网的设计过程建模26-28
• 2.4.2 基于着色 Petri 网的设计过程模型分析28-29
• 2.5 资源冲突消解策略29-31
• 2.6 实例分析31-40
• 2.7 本章小结40-41
• 第三章 面向设计冲突的设计过程建模41-55
• 3.1 前言41
• 3.2 设计过程中的信息元模型41-43
• 3.3 结构物元的蕴含生成43-44
• 3.4 产品设计过程的可拓模型44-45
• 3.5 设计冲突的消解流程45-46
• 3.6 实例分析46-52
• 3.7 本章小结52-55
• 第四章 面向过程冲突的设计过程建模55-65
• 4.1 前言55
• 4.2 设计过程中的时间因素55
• 4.3 一个典型的产品开发过程模型55-58
• 4.4 基于时间因素的典型设计过程仿真58-63
• 4.4.1 仿真条件58-59
• 4.4.2 仿真内容59-63
• 4.5 本章小结63-65
• 第五章 协同设计平台系统的开发与系统运行实例65-71
• 5.1 系统的运行平台65
• 5.2 系统的运行过程实例65-70
• 5.2.1 系统主页运行实例65-67
• 5.2.2 设计人员权限运行过程67-69
• 5.2.3 管理人员权限运行过程69
• 5.2.4 客户权限运行过程69-70
• 5.3 本章小结70-71
• 第六章 结论与展望71-73
• 6.1 主要研究工作结论71
• 6.2 论文的创新点71-72
• 6.3 展望72-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-79
• 附录79-80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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2 马海波,熊光楞,李涛,徐文胜;协同设计中冲突的集成解决方案[J];高技术通讯;2001年01期

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 陈庭贵;基于设计结构矩阵的产品开发过程优化研究[D];华中科技大学;2009年

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本文编号：355038