一種電子產(chǎn)品分布式協(xié)同設(shè)計技術(shù)的實現(xiàn)

【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】一種電子產(chǎn)品分布式協(xié)同設(shè)計技術(shù)的實現(xiàn)復(fù)雜電子產(chǎn)品的設(shè)計任務(wù)往往需要由分布在不同部門或不同場所的具有不同領(lǐng)域知識的群組協(xié)同合作完成。在計算機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，模擬人類群組合作工作的自然屬性、開發(fā)具有網(wǎng)絡(luò)協(xié)同作業(yè)功能的系統(tǒng)是當(dāng)前電子線路設(shè)計技術(shù)研究的前沿課題之一。Internet/Intranet提供了完成這種分布式異地協(xié)同設(shè)計的物質(zhì)根底，Web技術(shù)和Multi-Agent技術(shù)則構(gòu)成了協(xié)同設(shè)計環(huán)境的底層支撐技術(shù)，但協(xié)同工作系統(tǒng)的協(xié)同機理、進程協(xié)調(diào)、設(shè)計信息的集成等關(guān)鍵技術(shù)目前還沒有得到有效解決。因此針對復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計和協(xié)作的需要，研究Internet/Intranet模式下電子產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)協(xié)同求解的原理和實施方法具有重大的理論價值和實際應(yīng)用意義。

Multi-Agent系統(tǒng)（MAS）是多個Agent組成的集合，其多個Agent成員之間相互協(xié)調(diào)，相互服務(wù)，共同完成一個任務(wù)。它的目標是將大而復(fù)雜的系統(tǒng)建設(shè)成小的、彼此互相通信和協(xié)調(diào)的，易于管理的系統(tǒng)。各Agent成員之間的活動是自治獨立的，其自身的目標和行為不受其它Agent成員的限制，它們通過競爭和磋商等手段協(xié)商和解決相互之間的矛盾和沖突。MAS主要研究目的是通過多個Agent所組成的交互式團體來求解超出Agent個體能力的大規(guī)模復(fù)雜問題。

代表了分布式對象技術(shù)的CORBA規(guī)范的出現(xiàn)，為問題的解決提供了一種可能的途徑。

1應(yīng)用Multi-Agent實現(xiàn)分布式協(xié)同設(shè)計

1.1Multi-Agent的概念與應(yīng)用

目前Agent領(lǐng)域的研究主要是針對軟件Agent展開的，將它作為軟件工程開發(fā)的一種規(guī)范。一個軟件Agent即為一個獨立自主的計算實體，能在無法事先建模的、動態(tài)變化的信息環(huán)境中，獨立規(guī)劃復(fù)雜的操作步驟，解決實際問題；在用戶不參與的情況下，獨立發(fā)現(xiàn)和索取符合用戶需求的可利用資源與服務(wù)。在Multi-Agent系統(tǒng)中，每個Agent具有獨立性和自主性，能夠解決給定的子問題，自主地推理和規(guī)劃并選擇適當(dāng)?shù)牟呗?，并以特定的方式影響環(huán)境。

在Multi-Agent系統(tǒng)中，每個Agent具有獨立性和自主性，能夠解決給定的子問題，自主地推理和規(guī)劃并選擇適當(dāng)?shù)牟呗?，并以特定的方式影響環(huán)境。在Multi-Agent系統(tǒng)的實現(xiàn)過程中，不追求單個龐大復(fù)雜的體系，而是按面向?qū)ο蟮姆椒?gòu)造多層次，多元化的Agent，其結(jié)果降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性，也降低了各個Agent問題求解的復(fù)雜性。Multi-Agent系統(tǒng)是一個講究協(xié)調(diào)的系統(tǒng)，各Agent通過互相協(xié)調(diào)去解決大規(guī)模的復(fù)雜問題；Multi-Agent系統(tǒng)也是一個集成系統(tǒng)，它采用信息集成技術(shù)，將各子系統(tǒng)的信息集成在一起，完成復(fù)雜系統(tǒng)的集成。多Agent技術(shù)打破了人工智能領(lǐng)域僅僅使用一個系統(tǒng)的限制，在MAS環(huán)境，各領(lǐng)域的不同可能協(xié)作求解某一個無法解決或無法很好解決的問題，提高了系統(tǒng)解決問題的能力。

人作為一類特殊的Agent，在協(xié)同工作系統(tǒng)中占有相當(dāng)重要的地位。軟件Agent的主要思想即是人格化。在協(xié)同工作這類松耦合式、動態(tài)變化的系統(tǒng)中，人類的知識、經(jīng)驗以及面對新環(huán)境的主動性、適應(yīng)性是軟件Agent無法比較的。因此將人本身作為Multi-Agent系統(tǒng)的一部分來構(gòu)建Muti-Agent系統(tǒng)也是未來Agent技術(shù)研究的一個重要方向。

1.2協(xié)同設(shè)計單元的構(gòu)建

協(xié)同設(shè)計單元（CooperativeDesignCell，CDC）由設(shè)計者、多個軟件Agent以及設(shè)計工具等構(gòu)成，如圖1所示。CDC本身就是一個Multi-Agent系統(tǒng)。在這個Multi-Agent系統(tǒng)中，人占有主導(dǎo)地位，而軟件Agent主要用來輔助人管理節(jié)點上的各種資源和設(shè)計工具。軟件Agent的輔助管理使得設(shè)計者（即自然Agent）將更多的注意力集中在設(shè)計任務(wù)上，從而提高設(shè)計的效率。設(shè)計者通過軟件Agent的幫助，理解節(jié)點上一些動作含義，而軟件Agent則通過與設(shè)計者的交互不斷獲取新的知識和經(jīng)驗。

1.3CDC之間的協(xié)同工作原理

單個協(xié)同設(shè)計單元不能完全表達網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作系統(tǒng)中的協(xié)作性，由這些設(shè)計單元互相連接構(gòu)成的更高層次的Multi-Agent系統(tǒng)才是一個有意義的協(xié)同工作環(huán)境。這種Multi-Agent系統(tǒng)的協(xié)同工作不僅僅是人-機之間的協(xié)作，更是人-人之間的協(xié)作。它使Multi-Agent系統(tǒng)突破了時空上的限制，具有更高的智能性和協(xié)作性，它提供了下述幾個層次的協(xié)同應(yīng)用。

（1）人與人的協(xié)同。協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)的目的是提供一個使設(shè)計者和們能夠協(xié)同合作的環(huán)境，這與傳統(tǒng)的系統(tǒng)有所不同。系統(tǒng)追求的目標是讓普通的、非的設(shè)計者能完成才能完成的任務(wù)，并到達的水平。

（2）設(shè)計界面的協(xié)同。支持網(wǎng)絡(luò)協(xié)同設(shè)計的交互界面是對傳統(tǒng)人機交互界面的繼承和發(fā)展，它是群體合作的聯(lián)系紐帶。單機上人機交互時，用戶面對的是機器，而網(wǎng)絡(luò)上的交互，用戶面對的是人，交互過程中，他們要互相感覺到彼此的存在。因此，一個支持網(wǎng)絡(luò)協(xié)同設(shè)計的交互界面對傳統(tǒng)人機交互界面開展了延伸。

（3）設(shè)計信息的協(xié)同。協(xié)同設(shè)計過程中，全域的產(chǎn)品信息共享是協(xié)同的。隨著設(shè)計過程的深入，產(chǎn)品信息模型是動態(tài)演進的。因此在任何時刻，當(dāng)某一CDC提交設(shè)計結(jié)果，對產(chǎn)品信息模型開展修改時，與此信息相關(guān)的其他CDC應(yīng)該能及時得到一個合適的信息跟隨。

（4）設(shè)計工具的協(xié)同。設(shè)計工具的共享具體表達在應(yīng)用的共享上，其主要目標是：①同一應(yīng)用同時受控于參與共享的所有CDC。②應(yīng)用的輸出結(jié)果同時提供應(yīng)參與共享的所有CDC。

（5）設(shè)計方法的協(xié)同。設(shè)計方法的共享是指設(shè)計者之間通過在線演示，互相交流設(shè)計過程中使用的一些方法。具體方式可以采用遠程控制接收某一節(jié)點，開展手把手式教授，或者通過視頻會議開展現(xiàn)場直播。

（6）網(wǎng)絡(luò)通信的協(xié)同。網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作系統(tǒng)中，各個CDC所處的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是不同的，因此提供一個異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境集成方式是實施網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作的根底。

2應(yīng)用CORBA規(guī)范實現(xiàn)分布式應(yīng)用的集成

2.1公用對象請求代理構(gòu)造CORBA

CORBA是為實現(xiàn)分布計算環(huán)境下的應(yīng)用集成而制定的分布對象規(guī)范，是新一代客戶/服務(wù)器模式，其是接口定義語言和對象請求代理。服務(wù)器對象包括界面和對象實現(xiàn)兩部分，界面是用IDL定義的，它描述服務(wù)器對象所能提供的操作及這些操作所需要的參數(shù)，對象實現(xiàn)具體完成這些操作的代碼和數(shù)據(jù)。ORB為系統(tǒng)提供了軟件總線機制，任何對象只要用IDL對其界面開展描述，就可連接到ORB上，為其他對象提供服務(wù)或向其他對象請求服務(wù)，實現(xiàn)即插即用。

2.2基于CORBA的分布式應(yīng)用的集成

基于CORBA的分布式應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)造如圖2所示，由應(yīng)用層、開放式分布處理層和系統(tǒng)支持層構(gòu)成。

系統(tǒng)支持層為具體應(yīng)用的開發(fā)提供了必要的軟件環(huán)境和工具。企業(yè)的計算機系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中一般存在異種機、異種網(wǎng)、異種數(shù)據(jù)庫和異種協(xié)議，是典型的異構(gòu)計算環(huán)境。

開放式分布處理層是基于CORBA的開放式分布平臺，實現(xiàn)分布異構(gòu)計算環(huán)境下各具體應(yīng)用之間以及它們與多種數(shù)據(jù)庫服務(wù)器之間的透明訪問。

應(yīng)用層上聚集了各種具體設(shè)計、仿真工具和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它們以插件的形式連接到ORB軟件總線上，實現(xiàn)各種應(yīng)用服務(wù)的分布式集成。

各應(yīng)用模塊之間和應(yīng)用模塊與數(shù)據(jù)庫之間沒有直接的聯(lián)系，它們通過ORB通信。這樣，只要應(yīng)用服務(wù)或數(shù)據(jù)庫的界面定義不變，為適應(yīng)環(huán)境而對其中任意應(yīng)用服務(wù)開展修改，增加新的應(yīng)用服務(wù)模塊或更換數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，都不會影響其他部分，因而系統(tǒng)具有更好的柔性和可重構(gòu)性。當(dāng)然在充分研究已有設(shè)計工具的功能和數(shù)據(jù)構(gòu)造的根底上，也可以直接利用現(xiàn)有設(shè)計、仿真工具的功能，當(dāng)有新的功能需求時，可以開展補充和擴展。

3分布式協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)的實現(xiàn)

目前市場上支持電子產(chǎn)品開發(fā)過程的商用軟件品種繁多，各個企業(yè)、各個具體的設(shè)計部門出于自身的需要，可能選用不同的產(chǎn)品開發(fā)仿真平臺或開發(fā)基于CORBA的應(yīng)用服務(wù)。因此，協(xié)同工作系統(tǒng)中，應(yīng)該讓參與協(xié)同過程的設(shè)計者能夠共享設(shè)計工具。從圖3中可以看出，二個協(xié)同設(shè)計單元基于Web技術(shù)可共享成熟的產(chǎn)品構(gòu)造設(shè)計工具、電路原理設(shè)計與仿真工具或利用CORBA技術(shù)實現(xiàn)各種專門應(yīng)用服務(wù)的集成。

4結(jié)論

本文采用Multi-Ag