本文基于自主开发的计算机辅助工厂设计系统,研究协同工厂设计系统的协同机制,研究重点是工厂设计中的协同配管,研究成果可以应用于整个协同工厂设计系统中,其理论系统可以推广应用于整个计算机辅助设计领域.本文完成的主要研究成果和创新点有:1.基于Petri网建模工具建立正确和优化的协同配管工作流程. 传统的工厂设计系统中配管的协同工作流程结构复杂,协同工作效率低,而且目前还没有专门针对协同工厂设计的协同工作流程的研究.本文选择Petri网作为建模工具,通过对传统的配管协同工作流程的分析和重组,建立了协同设计技术支持下的协同配管工作流程.借助Petri网的结构分析工具,分析、发现并改善了由传统流程改造的协同配管工作流程的可达性和可逆性等病态结构;利用Petri网的动态性能分析功能,分析协同配管工作流程的重要动态性能指标--系统的吞吐量,提出降低吞吐量的策略,并应用于协同配管工作流程中,从而获得了动态性能优化的协同配管工作流程.2.提炼了协同配管的信息模型. 目前协同信息模型的研究成果大多数是基于产品的,而产品的信息模型是用来表达产品的形状、大小、零件或部件的相对位置关系、加工过程等信息的,产品的各设计阶段的信息模型是统一的协同信息模型的视图.而协同配管中各专业信息模型之间的关系和产品有着本质的区别,在协同配管中,作为初步设计成果的工艺系统和仪表流程图(P&ID)是一个对下游设计起指导作用的、不反映工厂中构件实际大小、空间位置的二维逻辑图,而详细设计阶段的各专业的建模是在三维空间中进行的,是用来表达工厂中构件的形状、空间位置等信息,所以协同配管的信息模型不能照搬建立产品信息模型的方法.基于该问题本文对协同配管的各专业的设计模型进行了深入的剖析,从中发现各专业的设计模型问存在一致性拓扑关系信息.基于该结果建立了协同配管的信息模型,该信息模型能够支持高效的流程工厂协同设计系统.3.优化了协同配管的人机交互模式. 传统的计算机辅助设计的人机交互模式是基于单机的,而协同设计系统中设计者交互的对象不再局限于本地的电脑,而是整个协同设计系统.在协同设计系统中,如何降低设计者的设计认知负担、降低设计者的劳动强度,以提高设计效率是协同设计领域研究的重要课题.本章基于分布式认知理论,建立了支持协同设计操作行为的人机交互资源模型,分析了资源模型中协同资源对本地设计流程的支持策略.在协同设计系统的支持下,基于此资源模型的研究成果,将传统的配管人机交互模式改进为大幅度降低了设计者认知负担的人机交互模式.4.建立了面向生命周期成本优化的多专业协同配管的模式. 研究协同工厂设计系统的目的之一是实现工厂生命周期的成本优化.由于各专业间'数据耦合信息量大,采用传统的数学计算模型不仅计算速度不能满足设计需要,也不能充分体现设计者的创新设计思想.本文根据实际需求,采用定量和定性相结合的模式建立了面向生命周期的配管成本优化的设计模型.实际应用证明,它既充分发挥了人、机的能力优势,又切实满足了降低工厂建设成本的现实需求. 在以上的创新研究成果中,建立正确、优化的协同工作流程的方法、实现协同信息模型的分析问题方法、协同设计中的人机交互资源模型以及定量和定性相结合建立多专业协同优化的模式,均可以推广应用到整个计算机辅助设计研究领域.