基于網絡與VR技術的機電產品協同設計

協同設計的實現環境與體系結構
為了不斷地改進企業的TQCS以增強產品的競爭力，機電產品制造業大量地采用了CAX等計算機輔助技術。如在我國的大中型企業中，一個企業往往既有基于UNIX平臺的系統，如SGI、SUN、HP等圖形工作站及I-deas、Pro/Engineer等CAD/CAM軟件，也有在Windows/NT環境下運行的微機CAX系統，如AutoCAD、CADKEY等。此外，在企業的計算機上還大量地運行著企業自主開發的種類繁多的應用軟件。經過多年的實用考驗，這些應用系統功能日趨完善，已成為企業設計支撐技術的一部分。企業對基于網絡和VR技術的需求，在一般意義上來說，是在這種復雜的軟、硬件異構環境下提出來的。鑒于此種認識，我們提出如圖1所示協同設計的體系結構。
中相互靠近的各線框之間若沒有直線段連接，表示兩線框所表示的功能之間主要是一種相互支持的關系。有直線段相連的線框則表示有比較直接的數據傳遞關系。 圖1所示的體系結構，大致可以分為三個層次，每一層又由若干部分組成。首先是由設計群組、VR新型人機接口和協同設計控制過程組成的過程控制層。由于協同設計都是圍繞著某一特定設計過程展開的，過程是核心的因素，它決定了設計群組的組成，參與成員的職責、權限、工具的使用和VR等設備資源的分配，過程也與設計數據的流向和數據的類型、來源有關。 第二個層次包括CAX等應用系統、異構軟件工具接口、對象管理框架、中間件框架和虛擬環境(VE)產生器，可以統稱為應用層。其中CAX系統既是用戶輸入數據的接收器，同時又是設計模型、設計數據輸出器，它可以通過一個中性異構軟件工具接口，采用面向對象技術，封裝在對象管理框架中，也就是所謂的功能軟件“即插即用”。異構軟件工具接口與對象管理框架之間的數據交換應是雙向的，并能在VE產生器的支持下實現互操作。這一層次中，一個極其重要的部分是中間件框架(Middlewares Frame-works)。中間件框架主要完成兩大類支撐功能：一是對設計數據處理的支持，包括技術與產品信息的管理、數據資源的分配及控制、數據的傳輸與共享、分布式數據庫管理等，屬于分布數據的管理與分布計算問題。二是對設計決策過程的協同與管理，包括設計結果的評判準則和評判方式、設計群組各類沖突的協調、個人意圖和傾向的表示、設計結果的控制、行政管理與技術管理的協調等。這一類問題屬于知識與智能的應用范疇，它不僅可在網絡環境下為設計群組提供主動的過程控制和管理服務，而且可以協助設計者檢索信息，在適當的時候，從適當的地方取到合用的設計資料。多智能Agent (MAS: Multi-Agent System)就是在網絡分布計算環境下，運用人工智能原理支持信息處理的新興技術。 第三個層次是網絡支持軟、硬件環境。包括分布異構的各種計算機硬件平臺，由OS(UNIX、Windows/NT)，TCP/IP、ISDN等通訊協議，STEP、IGES等數據交換標準和CORBA等組成的軟件系統以及Intranet(或Internet)網絡環境。CORBA(Common Object Request Broker Architechture 通用對象請求中介體系結構)是國際組織對象管理集團OMG(Object Management Group)制定的標準，其目的是實現對象請求中介，讓分布在網絡上的標準軟件組件相互調用，以支持異構分布式計算環境下的互操作性，解決信息集成問題。該標準的主要特點是實現軟件總線結構，只要將應用模塊按總線規范做成軟插件，插入總線即可實現集成運行。美國IONA公司的Orbix是這一類面向對象技術的軟件產品代表，SDRC公司的I-deas系統從MS 4.0版本開始就支持CORBA標準。