基于Petri网的协同设计过程建模技术研究
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。
协同设计;过程建模;Petri网;设计流程
济南大学
硕士
机械制造及其自动化
杨波
2013
中文
TP18
79
2013-11-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）