随着流程工厂设计领域中信息技术的应用从单纯的CAD技术在各设计专业中的应用阶段发展到以网络技术、数据库技术、人工智能技术、现代管理技术等为基础的综合业务流程管理系统阶段，计算机支持的工厂协同设计已经成为流程工厂CAD发展的一个趋势。本文从提炼现实工厂设计协同活动的特征入手，建立了螺旋结构的工厂协同设计模型，并解决了工厂协同设计中的协作交互技术中若干关键问题，从而保证工厂协同设计可以实现高效地实时数据共享和设计协作。本文的主要研究成果是：　　 1.提出了螺旋结构的工厂协同设计模型　　 现有的工厂协同设计模型都是从总体设计阶段开始到详细设计阶段终止的串行模型，协同主要是通过人与人之间交流或互联网的常规通讯工具来完成的，不能正确地反映工厂协同设计的设计成果信息演化和信息交换特征以及工厂协同设计过程中数据共享的需求等。而且，在这种串行模型下，由于缺乏支持且受到通讯工具和方式的制约，工厂协同设计活动是独立线性地开展的，信息交换效率低，导致设计效率也较低。因此，国内外至今还没有一个真正意义上能够支持工厂协同设计的模型。所以，根据工厂设计的现实规律，提炼出能够真正支持工厂协同设计的模型具有重要的学术价值和应用价值。从工厂协同设计的实际特征出发，本文对现有的工厂协同设计活动进行了研究，重点对现有环境下的协同工作模式进行了提炼，提出了—个能够支持工厂协同设计的螺旋结果模型，解决了工厂协同设计过程中设计者自身、设计者之间或不同设计阶段的设计成果数据信息之间复杂的耦合性和动态演化问题，同时也反映了它们相对独立和松散的约束关系。该模型更符合工厂协同设计的实际特征、易于接受，因此，有利于提高设计过程中的信息交换效率，进而提高设计效率，提高设计质量。　　 2.提出了满足工厂协同设计模型的数据实时共享和传输模型　　 目前常用的协同设计系统都是C/S结构的，所以数据信息的描述、传输和管理是一个关键问题。已有的工业产品协同设计数据模型主要描述产品的尺寸、形状等图形特征以及零部件之间相对空间位置、组装约束等装配特征，因此，多采用网格来传输图形特征信息。而工厂设计是一个基于拓扑和工程设计规则的建模过程，它的设计模型形状简单但是拓扑关系复杂而且工程设计规则和工程属性信息量大，因此工厂协同设计的数据模型不能照搬工业产品协同设计的数据模型。本文利用工厂设计模型相似性大、可参数化、拓扑关系易于模版化、设计成果具有阶段性等特点，提出了基于图形文件与拓扑关系模版相结合的图形信息描述和传输方法以及基于版本管理设计数据管理机制，解决了由于数据集中管理和数据实时共享带来的数据信息的描述、传输和管理问题。本文提出的基于图形描述的图形表示和传输方法与客户端建立缓存数据库的策略相结合，不仅能够保证工厂协同设计系统具有和单机工厂CAD软件相同的实时交互性能，而且同基于网格的表示方法相比可将网络传输的信息量至少降低90％。　　 3.提出了基于语义的扩展无向图最大近似匹配算法　　 工厂协同设计是一个多阶段的设计过程，工厂协同设计的不同阶段的设计成果之间存在着设计约束，下游设计必须满足上游设计的约束和限制，否则会产生冲突。然而，一方面，在工程语义上是同一种设计物体或设计结果，由于设计阶段任务的不同会表现出不同的空间或者逻辑形态特征、具有不同的工程属性值；另一方面，由于设计者的设计错误往往会造成设计结果之间不能匹配。在实际工厂协同设计过程中，检查这种设计错误是—个困难、繁重而且低效的设计活动。本文从提炼研究工程语义特征出发，提出了采用扩展无向图来表示异构图形模型的方法。如果设计正确那么得到的两个扩展无向图是可以匹配的，但由于设计错误，造成现有的图匹配算法产生很多二义匹配、无法查出真正的设计错误。本文研究了工厂设计过程中常见设计错误的工程语义特征，提出了基于语义的最大近似匹配算法，解决了扩展无向图匹配中的二义性问题，进而可以帮助设计者发现真正的设计错误，提高了错误检查效率、降低了工厂设计者的设计负担、提高了设计效率。　　 4.提出了利用知识来优化工厂协同设计冲突检查算法效率的方法　　 工厂协同设计系统中，同一个设计者或者不同的设计者的设计成果之间的冲突不仅有设计模型物理空间上的硬碰撞，而且还有维护、安装和操作层面的软碰撞；不仅有同一个设计者设计成果之间的工程冲突，而且还有不同设计者设计成果之间的协作冲突。由于工厂协同设计产生的数据模型数目巨大、冲突检查规则复杂，致使目前工厂设计系统的冲突检查算法效率很低，不能满足工厂协同设计对于冲突检查的实时性的要求。本文系统地研究了工厂协同设计系统中各种设计冲突及其内在联系，提出了将工厂协同设计中的软碰撞转化为硬碰撞的思路，实现了在设计阶段就可以利用现有的碰撞检查算法来检查工厂设计中的软碰撞，该方法有利于尽早地发现设计错误，提高设计质量。同时，本文还研究了工厂协同设计系统中的上下文知识、先验和版本上下文在物理空间和设计者之间关系上的划分特征，并利用该特征降低了冲突检查的检查集中模型实体对的数量，提高了冲突检查的效率，使得工厂协同设计的实时冲突检查成为可能。　　 本文提出的利用扩展无向图和语义匹配来解决工厂协同设计系统中的异构数据匹配问题的方法、利用工厂协同设计过程中产生的知识来优化冲突检查效率的方法、基于图形描述的图形描述和传输方法等，均可以推广到其它领域的协同设计技术的研究。