【正文】 關(guān)系 圖 協(xié)商評(píng)估函數(shù)策略機(jī)制 基于 Agent 技術(shù)的優(yōu)化管理 優(yōu)化成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)高效的重要解決方法。建立 Z Z2坐標(biāo)系，如圖 所示，圓點(diǎn)代表其真實(shí)值， M0為 MCDMS預(yù)設(shè)協(xié)商評(píng)估的函數(shù)值。通 過(guò)協(xié)同空間智能體， 系統(tǒng)平臺(tái)對(duì) 協(xié)同批注流程進(jìn)行不斷的循環(huán) (Y/N 操作控制 )操作 ，根據(jù)智能協(xié)商評(píng)估策略，判斷終止節(jié)點(diǎn)的位置，將優(yōu)化的工程軟件文檔交至系統(tǒng)管理人員審批并存入系統(tǒng) Oracle9i 數(shù)據(jù)庫(kù)保存。協(xié)同空間智能體會(huì)自動(dòng)發(fā)送工程軟件文檔至專家組，發(fā)送在線批注第 2章 基于多 Agent技術(shù)的 MCDMS總體框架 15 消息請(qǐng)求。構(gòu)建協(xié)同空間智能體工作機(jī)理，如圖 所示。 基于 Agent 技術(shù)的協(xié)同空間 隨著機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)日 益復(fù)雜化，產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程已不是單一串行模式和單一學(xué)科模式。用戶端 A 在接收優(yōu)化后的過(guò)程流可視化模型后，對(duì)任務(wù)進(jìn)行分解，生成任務(wù)分配圖與 Gantt 圖，將結(jié)果保存至系統(tǒng) Oracle9i 數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)記錄當(dāng)前任務(wù)進(jìn)度和相關(guān)數(shù)據(jù)的變化，能夠自動(dòng)給出最優(yōu)設(shè)計(jì)過(guò)程調(diào)整方案，最終生成系統(tǒng)操作日記并保存至系統(tǒng) Oracle9i 數(shù)據(jù)庫(kù)中。過(guò)程建模包括可視化流程圖、任務(wù)分配圖及 Gantt 圖。項(xiàng)目管理智能體發(fā)第 2章 基于多 Agent技術(shù)的 MCDMS總體框架 13 出項(xiàng)目修改請(qǐng)求，用戶端 A 響應(yīng)該請(qǐng)求并通過(guò) Web 瀏覽器發(fā)送更改請(qǐng)求，通過(guò)系統(tǒng)平臺(tái)確認(rèn)，最終保存至 Oracle9i 數(shù)據(jù)庫(kù)。智能體記錄立項(xiàng)內(nèi)容，建立 Agent 操作日記。 系 統(tǒng) 權(quán) 限 分 配 用 戶 端 口 智 能 體系 統(tǒng) 項(xiàng) 目 管 理 智 能 體項(xiàng) 目 立 項(xiàng)系 統(tǒng) 操 作 指 令系 統(tǒng) 其 它 智 能 體更 改 審 批項(xiàng) 目 修 改更 改 請(qǐng) 求項(xiàng) 目 查 詢文 件 索 引W e b 用 戶 端系 統(tǒng) 搜 索 指 令更 改 狀 態(tài) 圖 項(xiàng)目管理智能體結(jié)構(gòu) 項(xiàng)目管理智能體操作指令包括：項(xiàng)目立項(xiàng)、項(xiàng)目修改、更改請(qǐng)求、更改審批、更改狀態(tài)。 系 統(tǒng) o r a c l e 9 i數(shù) 據(jù) 庫(kù)任 務(wù)1系 統(tǒng) 權(quán) 限 分 配 用 戶 端 口 智 能 體系 統(tǒng) 項(xiàng) 目 管 理 智 能 體系 統(tǒng) 過(guò) 程 管 理 智 能 體系 統(tǒng) 優(yōu) 化 管 理 智 能 體系 統(tǒng) 人 員 管 理 智 能 體W e b 客 戶 端Y / N登錄系統(tǒng)系 統(tǒng) 權(quán) 限 分 配 策 略啟 動(dòng) A g e n t 功 能 智 能 體退出系統(tǒng)存 儲(chǔ) 功 能 模 塊 數(shù) 據(jù)系 統(tǒng) 協(xié) 同 通 信 策 略存 儲(chǔ) 功 能 模 塊 數(shù) 據(jù)退出系統(tǒng)產(chǎn) 品 設(shè) 計(jì)報(bào) 告系 統(tǒng) 協(xié) 同 空 間 智 能 體過(guò) 程 優(yōu) 化 數(shù) 據(jù) 優(yōu) 化p r o E A d a m s . . .J A V A 3 D 技 術(shù)W E B 發(fā) 布 流 程工 作 流 建 模系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理智能體系統(tǒng)通信智能體任 務(wù)2任 務(wù)n. . . 系 統(tǒng) 管 理 員 專 家設(shè) 計(jì) 人 員 圖 MCDMS 平臺(tái)的工作模型 第 2章 基于多 Agent技術(shù)的 MCDMS總體框架 12 基于 Agent 技術(shù)的項(xiàng)目管理 項(xiàng)目管理智能體由操作指令與搜索指令組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)項(xiàng)目過(guò)程的管 理，是 MCDMS 系統(tǒng) 功能智能體模塊運(yùn)作的起點(diǎn)，是整個(gè)任務(wù)流程的開端。協(xié)同空間智能體解析收到的信息，判斷需要操作的對(duì)象，分時(shí)段發(fā)送信息采集指令至數(shù)據(jù)管理智能體后，根據(jù)權(quán)限分配用戶端口智能體把需要進(jìn)行優(yōu)化的數(shù)據(jù)發(fā)送至優(yōu)化管理智能體， 數(shù)據(jù)優(yōu)化結(jié)束，將數(shù)據(jù)返回?cái)?shù)據(jù)管理智能體并保存至系統(tǒng) Oracle9i 數(shù)據(jù)庫(kù)。項(xiàng)目管理智能體在項(xiàng)目立項(xiàng)、項(xiàng)目修改與項(xiàng)目審批等過(guò)程后，向過(guò)程管理智能體發(fā)送接收請(qǐng)求信息，將生 成的主要信息保存至系統(tǒng) Oracle9i 數(shù)據(jù)庫(kù)。可方便各角色與各功能模塊間的協(xié)調(diào)使用與傳遞，達(dá)到維護(hù)數(shù)據(jù)一致性與協(xié)調(diào)性的目的。該功能是基于 TCP/IP 通訊協(xié)議 ， 由系統(tǒng)通信智能體根據(jù)系統(tǒng)發(fā)出的各類消息請(qǐng)求的特征，解析出消息請(qǐng)求的內(nèi)容，利用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(PeertoPeer,P2P)技術(shù)，使處于不同地理環(huán)境下的各實(shí)體和各角色間能建立有效的連接，保持系統(tǒng)在協(xié)同設(shè)計(jì)方面的高效性與同步性。每一個(gè)功能模塊對(duì)應(yīng)一個(gè)指定的功能智能體，如：系統(tǒng)項(xiàng)目管第 2章 基于多 Agent技術(shù)的 MCDMS總體框架 10 理智能體、過(guò)程管理智能體、協(xié)同空間智能體、優(yōu)化管理智能體、系統(tǒng)人員管理智能體。 MCDMS 系統(tǒng) 在分布式協(xié)同設(shè)計(jì)中也需要多個(gè)角色 (系統(tǒng)管理員組、設(shè)計(jì)人員組、專家組等 )共同進(jìn)行完成任務(wù)。 基于多 Agent 技術(shù)的 MCDMS 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) MCDMS 系統(tǒng) 體系的目的是實(shí)現(xiàn)多學(xué)科協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)，由協(xié)同工作中多個(gè)地區(qū)上分布、行為上自治的信息節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，分為：分布式項(xiàng)目管理、動(dòng)態(tài)過(guò)程建模、協(xié)同空間、優(yōu)化管理、人員管理、數(shù)據(jù)處理等方面。 MAS 作為一個(gè)計(jì)算機(jī)程序單元的模型及實(shí)體 ， 可有效解決時(shí)間上的限制。 將分布式的項(xiàng)目管理、過(guò)程管理、協(xié)同管理、優(yōu)化管理、人員調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)工程管理、動(dòng)態(tài)聯(lián)盟及并行工程等技術(shù)相結(jié)合，可為企業(yè)提供一個(gè)異地、異步的產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)優(yōu)化于一體的系統(tǒng)平臺(tái)。第 2章 基于多 Agent技術(shù)的 MCDMS總體框架 8 第 2 章 基于多 Agent 技術(shù)的 MCDMS 系統(tǒng)總體框架 引言 一個(gè)完整的系統(tǒng)，其中包含很多條主線，數(shù)據(jù)是其中很重要的一條，它可以當(dāng)成設(shè)計(jì)任務(wù)的節(jié)點(diǎn)，也可作為數(shù)據(jù)優(yōu)化的來(lái)源。該算法能克服標(biāo)準(zhǔn) CO 算法計(jì)算方面的一些不足，實(shí)現(xiàn)對(duì)協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化的目的，并取得了較好的效果。該方法可使用戶端及系統(tǒng)平臺(tái)更加容易的對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行操作及監(jiān)控，可化簡(jiǎn)操作步驟，使過(guò)程流局部明了。其中 包括 ： Agent 的項(xiàng)目管理 、 Agent的過(guò)程 管理、 Agent 的協(xié)同空間 、 Agent 的優(yōu)化管理、 Agent 的人員管理等 主要 功能模塊 。 通過(guò)具體產(chǎn)品設(shè)計(jì)的 驗(yàn)證性應(yīng)用，一定程度上 說(shuō)明了 現(xiàn)階段研究成果的可實(shí)用性和有效性。由于該算法是基于標(biāo)準(zhǔn) CO 算法提出，因此繼承標(biāo)準(zhǔn)CO 算法的優(yōu)點(diǎn)。 本文涉及的研究工作 包括 ： 過(guò)程優(yōu)化技術(shù)理論的提出 ；數(shù)據(jù)優(yōu)化改進(jìn)算法的研究； 搭建多學(xué)科協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程管理系統(tǒng)的總體框架 ； 。 在 MCDMS 系統(tǒng) 開發(fā)方面，目前 國(guó)內(nèi)外已 有 基于 Isight 的 MCDMS 商業(yè)軟件，但在 優(yōu)化管理方面還存在很多 局限性。 目前 的解決方法有： 采用XML 文檔結(jié)合 DTD 規(guī)范或 XML Schema、 CyberCAD 提供的造型器、中間件技術(shù)、STEP 數(shù)據(jù)到 VRML 轉(zhuǎn)換等，這些 方法是通過(guò)構(gòu)造目標(biāo)格式標(biāo)識(shí)，建立 一種 基于數(shù)據(jù) 源 的統(tǒng)一文檔格式， 從而 實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)源 數(shù)據(jù)共享 的目的 。 隨著生產(chǎn)水平和經(jīng)驗(yàn)技術(shù)的不斷提升，國(guó)內(nèi)越來(lái)越重視 MDO 技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用。 日本 、 韓國(guó)等國(guó)家 紛紛成立 研究中心 和相關(guān) 專業(yè)機(jī)構(gòu) 針對(duì) MDO 進(jìn)行 研究 ， 并已應(yīng)用于 各自的 工業(yè) 部門 [2123]。 波音公司 、 福特 、 美國(guó)國(guó)家航空宇航局 、 通用等 世界著名公司 開始將 MDO 技術(shù) 運(yùn)用在 各類 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 開發(fā) 中 ，并 在 保持 多個(gè)學(xué)科 間平衡 、 縮短 產(chǎn)品 設(shè)計(jì)周期 、 降低 生產(chǎn) 成本 、 提高產(chǎn)品質(zhì)量 等方面取得很好的 效果 。 1991 年 到 1999 年 間，世界 著名 的 航空航天類雜志 《 Journal of Aircraft》 對(duì) 在 航空航天領(lǐng)域 運(yùn)用 MDO 思想 的研究成果出版了 相關(guān)?？?。 協(xié)會(huì)于 1993 年更名為國(guó)際機(jī)構(gòu)及多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化協(xié)會(huì) (ISSMO)。 綜上 ， 對(duì)多學(xué)科協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程 和期間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化 并 對(duì)應(yīng) 開發(fā)出 多學(xué)科協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程管理系統(tǒng) (Multidisciplinary Collaborative Design Management System, MCDMS 是一項(xiàng)具有重要理論基礎(chǔ)和廣泛應(yīng)用前景的研究課題。因此，復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)不光要對(duì)協(xié)同進(jìn)行設(shè)計(jì)，還要對(duì)優(yōu)化進(jìn)行設(shè)計(jì)。多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化(Multidisciplinary design optimization MDO) [13]技術(shù)的出現(xiàn)使我們獲得全局最優(yōu)解成為可能。 CSCW 覆蓋 的范圍十分廣泛，包括 ： 工作流管理系統(tǒng) [4]、多媒體計(jì)算機(jī)會(huì)議 [5]、 協(xié)同編譯和多學(xué)科協(xié)同設(shè)計(jì) (Multidisciplinary Collaborative Design， MCD)[6]等 。當(dāng) 技術(shù) 逐漸成為 人們?nèi)粘Ｉ?和商業(yè) 活動(dòng)的主要 核心 時(shí) ，人們就 迫切 需要技術(shù)能夠提供更多的東西。第 1章 緒論 1 多學(xué)科協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程優(yōu)化設(shè)計(jì)研究 碩士學(xué)位論文 第 1 章 緒論 課題來(lái)源 課題來(lái)源于： (1) 國(guó)家 863 計(jì)劃 “ 面向共享知識(shí)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究 ” (No. 2020AA04Z167)； (2) 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目 “ 復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品混合模型中尺寸約束與傳遞方法研究 ” (No. 50975183)。 基本理論最早可追溯到上世紀(jì) 60 年代德國(guó)斯圖加特大學(xué)理論物理學(xué) Hermann Haken 于 1977 年發(fā)表的 一篇名為 《 SnynergeticAn Introduction》 [1,2]的文章。 1984 年 Massachusetts Institute of Technology 的 Irene Grief 和 DEC的 Paul Cashman兩位學(xué)者在描述 如何運(yùn)用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn) 交叉學(xué)科 中， 人們共同工作的 研究 課題時(shí)，首次提出 計(jì)算機(jī) 支持的交叉學(xué)科協(xié)同工作 (Computer Supported Cooperative Work, CSCW)[3] 。由于學(xué)科與學(xué)科 間存在復(fù)雜的耦合關(guān)系，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)科間必須及時(shí)交換設(shè)計(jì)信息，數(shù)據(jù)參數(shù)等，才能有效調(diào)整各自的參數(shù)與設(shè)計(jì)變量，使學(xué)科的綜合指標(biāo)和產(chǎn)品的整體性能達(dá)到最優(yōu)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于存在大量節(jié)點(diǎn)耦合與數(shù)據(jù)異構(gòu)的情況，人員進(jìn)行過(guò)程管理與數(shù)據(jù)管理會(huì)存在很大 難度。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程和相關(guān)數(shù)據(jù)的優(yōu)化，使各學(xué)科彼此間在某一時(shí)間段實(shí)現(xiàn)并聯(lián)、獲取、查詢、保存對(duì)方給出的數(shù)據(jù)源，并能隨時(shí)了解對(duì)方設(shè)計(jì)任務(wù)的 進(jìn)度并執(zhí)行本學(xué)科的設(shè)計(jì)流程。 同 一第 1章 緒論 3 年 ， 德國(guó)成立了國(guó)際結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)協(xié)會(huì) (ISSO)， 該部門是 對(duì)大型復(fù)雜 產(chǎn)品 系統(tǒng) 進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)研究 。此后 ， 每?jī)赡陮?duì) MDO 進(jìn)行一次專題 性研究討論 ， 總結(jié) 現(xiàn)今 MDO 的研究?jī)?nèi)容 、 發(fā)展方向和應(yīng)用 背景 。隨著計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展， 集成結(jié)果已 逐漸發(fā)展 成熟并 應(yīng)用于 市場(chǎng) 。 其 它 國(guó)家 ， 如 ： 歐盟的 MOB 項(xiàng)目 、 俄羅斯的 IOSO 技術(shù)也取得了相當(dāng) 好 的 研究 成果 。 MDO 也引起了工業(yè)界特別是航空航天領(lǐng)域的重視 ， 在 “ 第三界軍工產(chǎn)品多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)研討會(huì) ” 和 “ 2020 賽特達(dá)科技有限公司技術(shù)大會(huì) ” 中 ， 展現(xiàn)了大量國(guó)內(nèi)開展 MDO 的案例 ，如： 南京航空航天大學(xué)采用結(jié)構(gòu)有限元參數(shù)化建模和結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法對(duì) 飛機(jī) 連接翼結(jié)構(gòu)質(zhì)量與外形參數(shù)的關(guān)系進(jìn)行了研究 ， 其中運(yùn)用了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和響應(yīng)面模型來(lái)獲得外形參數(shù)與其結(jié)構(gòu)質(zhì)量之間的關(guān)系 ； 北京航天航空大學(xué)開展了液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化 、渦輪葉片綜合設(shè)計(jì)優(yōu)化系統(tǒng)等項(xiàng)目的研究 ， 實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜系統(tǒng)的集成與優(yōu)化 ； 北京第 1章 緒論 4 工業(yè)大學(xué)在結(jié)構(gòu)的 MDO 和工程數(shù)值模擬優(yōu)化方法等方面作了很多工作 ； 大連鐵道學(xué)院使用 iSIGHT 軟件平臺(tái)開展了現(xiàn)代鐵路機(jī)車車輛產(chǎn)品的設(shè)計(jì)優(yōu)化研究 ； 西安電子科技大學(xué)對(duì)電子裝備中的結(jié)構(gòu)位移場(chǎng) 、 電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)的多場(chǎng)禍合問(wèn)題進(jìn)行了MDO 研究 ； 國(guó)防科技大學(xué)的課題組在導(dǎo)彈 、 高超聲速飛行器 、 飛機(jī) 、 衛(wèi)星的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化中做了大量的工作 ， 在 MDO 的基礎(chǔ)理論以及 MDO 在飛行器設(shè)計(jì)和衛(wèi)星設(shè)計(jì)中的運(yùn)用展開了深入研究 ， 取得了大量有價(jià)值的成果 ， 并在基于商業(yè)軟件的二次開發(fā)方面形成了一套獨(dú)立的方法 [2431]。 由于不同軟件的數(shù)據(jù)格式各不相同， 需要進(jìn)行數(shù)據(jù)方面的轉(zhuǎn)換。 對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，以往通常采用標(biāo)準(zhǔn) CO 算法進(jìn)行優(yōu)化，但隨著其廣泛使用，計(jì)算方面的各種問(wèn)題慢慢突顯，而圍繞標(biāo)準(zhǔn) CO 算法改進(jìn)的一系列算法逐漸出現(xiàn)，但仍存在一些不足，因此，應(yīng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn) CO 算法進(jìn)行深入的研究與討論。 研究了該課題涉及 的一些關(guān)鍵 性 技術(shù)，提出 理論基礎(chǔ)與相關(guān)模型， 運(yùn)用這些方法 實(shí)現(xiàn) 多學(xué)科協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 與 開發(fā)。 (2) 通過(guò)對(duì)協(xié)同優(yōu)化算法的介紹與機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中增廣乘子概念的研究，對(duì)現(xiàn)今應(yīng)用比較廣泛的標(biāo)準(zhǔn) CO 算法計(jì)算方面的不足，通過(guò)在系統(tǒng)級(jí)上加入增廣乘子，對(duì)標(biāo)準(zhǔn) CO 算法進(jìn)行改進(jìn)。本系統(tǒng) 是 立足于 減速器 產(chǎn)品 設(shè)計(jì) 過(guò)程，將部分 Agent 驅(qū)動(dòng)、 過(guò)程流優(yōu)化、數(shù)據(jù)優(yōu)化、協(xié)同空間等技術(shù) 應(yīng) 用 其中，進(jìn)行多學(xué)科協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程 優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究 。 第二章介紹了 MCDMS 系統(tǒng) 總體框架， 通過(guò)對(duì) Agent 技術(shù)介紹， 提出 一個(gè)基于多