计算机支持的协同设计

计算机世界/2006年/7月/31日/第B27版应用构建产品的设计和开发工作正在由个体化、串行流程的产品研发模式,转向上下游多方协同的并行产品设计,而支持协同设计的CAD平台正是这种转型的基础。

基于CAD的协同设计平台梁江协同设计是企业内不同设计部门、不同专业方向上或者同一项目的不同设计企业之间进行协调和配合，本质上是基于计算机支持的协同工作（Computer Supported Cooperative Work，CSCW)。

由于这种跨专业、跨地域的基于网络化协同设计可以极大地缩短产品设计和研发周期，快速地研发适应市场变化和需求的产品，提高企业的竞争能力。

因此，国内外优秀企业产品开发工作正在从个体化、串行流程的产品研发模式，转向上下游多方协同的并行产品设计。

“协同”已经成为当代产品研发策略的重点方向之一。

CAD协同设计的不同层次对不同类型的企业而言，设计协同的程度和要求不同。

在CAD设计领域，概括起来主要包括以下几种层次:1. 数据共享协同，包含文件传输、图档存储、网络图库等。

数据从最初建立开始到整个工程周期结束都可以实现共享，能够与不同公司的文件格式（如AutoCAD 的 DWG格式）互相兼容，每个项目设计者都可以自由上传和下载图形、文本等资源，设计者之间可以相互参阅，以期达到实现数据投资回报的最大化。

相较而言，这一层次的协同设计是比较初级的。

设计数据必须保存入库后重新打开才能实现更新，设计更改的滞后难以避免。

而在这段时间内，设计内容的一些变更无法得到及时共享，会导致每个人看到的都不是惟一、准确的设计图纸。

对于高度协同化的设计工作而言，这种错误的后果不堪设想。

2. 信息交流协同，包含消息互发、可视化等。

设计者之间的沟通无时不在，随时的消息互发可以进行快速沟通和反馈，可以在Internet环境下召开网络视频会议、评审设计方案、流转校审圈阅，使每个人都可以发表对设计的看法和意见。

这一层次的协同是目前解决协同设计问题的主流思路。

协同设计2.1 协同设计技术的概念和特征协同设计是指在计算机的支持下，各成员围绕一个设计项目，承担相应的部分设计任务，并交互地进行设计工作，最终得到符合要求的设计结果的设计方法。

协同设计强调采用群体工作方式，从而不同程度地改善传统设计中项目管理与设计之间、设计与设计之间、设计与生产之间的脱节，以及设计周期过长、设计费用高、设计质量不易保证等缺点。

协同设计的概念源于CSCW（Computer Supported Cooperation Work，即计算机支持的协同工作），他指在计算机技术支持的环境下，一个群体协同完成一项共同的任务。

CSCW技术是一门交叉学科，涉及的领域非常广泛，其中包括计算机网络通讯、并行和分布式处理、数据库、多媒体、人工智能理论等。

它具有分布性、共享和通信、开放性、异步性、自动化支持、工作协同性、信息共享性和异质性、产品开发人员使用的计算机软硬件的异构性、产品数据的复杂性等特点。

协同设计过程具有以下特征：(1)分布性:参加协同设计的人员可能属于同一个企业，也可能属于不同的企业;同一企业内部不同的部门又在不同的地点，所以协同设计须在计算机网络的支持下分布进行，这是协同设计的基本特点。

(2)交互性:在协同设计中人员之间经常进行交互，交互方式可能是实时的，如协同造型、协同标注；也可能是异步的，如文档的设计变更流程。

开发人员须根据需要采用不同的交互方式。

(3)动态性:在整个协同设计过程中，产品开发的速度，工作人员的任务安排，设备状况等都在发生变化。

为了使协同设计能够顺利进行，产品开发人员需要方便地获取各方面的动态信息。

(4)协作性与冲突性:由于设计任务之间的存在相互制约的关系，为了使设计的过程和结果一致，各个任务之间须进行密切的协作。

另外，由于协同的过程是群体参与的过程，不同的人会有不同的意见，合作过程中的冲突不可避免，因而须进行冲突消解。

(5)多样性:协同设计中的活动是多种多样的，除了方案设计、详细设计、产品造型、零件工艺、数控编程等设计活动外，还有促进设计整体顺利进行的项目管理、任务规划、冲突消解等活动。

计算机协同设计CSCD相关技术研究【摘要】计算机支持下的协同设计（CSCD）是由多个设计主体，通过一定的信息交换和相互协调机制，分别承担不同的设计子任务，协同完成某一设计目标。

协同设计是现代企业开发不可或缺的部分，工作流是业务过程的计算机实现，对工作流的建模和分析，可以帮助企业标准化开发流程，优化业务模型，提高工作效率。

协同设计还可广泛应用于协同设计等工程领域。

【关键词】协同工作；协同设计；CSCD；Petri网；工作流0.引言信息技术革命，使制造业进入了一个全新的发展阶段，信息与通信技术将企业异地设计合作提供了强大的技术支持，通过计算机网络即可实现全球范围内的产品设计、制造和销售。

计算机支持下的协同设计应运而生，它是指由多个设计主体，通过一定的信息交换和相互协调机制，分别承担不同的设计子任务，协同完成某一设计目标。

大规模电路设计、大型机械设计、航空航天，这些复杂的、工作量巨大的项目，没有多个主体的协作，是无法完成的。

协同设计的过程是复杂的，其中涉及到很多技术。

协同设计的根本出发点是提高设计效率，所以对设计过程的优化至关重要。

时序分析从工期的角度对协同设计进行分析，找出设计任务分解后影响总进度的关键任务，即是对若干工作流中最关键的工作流的时序分析，petri网正是这一方面的理想工具。

研究利用Petri 网进行协同设计过程的时序分析，并将分析的结果应用于设计过程中的任务分配机制上。

1.工作流技术与petri网技术工作流概念起源于生产组织和办公自动化领域，是针对日常工作中具有固定程序活动而提出的一个概念，目的是通过将工作分解成定义良好的任务或角色，按照一定的规则和过程来执行这些任务并对其进行监控，达到提高工作效率、更好的控制过程、增强对客户的服务、有效管理业务流程等目的。

1968年Fritz Nordsieck就已经清楚地表达了利用信息技术实现工作流程自动化的想法，这个是最早的工作流思想。

1970年代工作流的相关研究工作就开始了，其中包括：宾夕法尼亚大学沃顿学院的Michael D. Zisman开发的原型系统SCOOP，施乐帕洛阿尔托研究中心的Clarence A. Ellis和Gary J. Nutt等人开发的OfficeTalk系列试验系统，还有Anatol Holt和Paul Cashman开发的ARPANET上的“监控软件故障报告”程序等。

"数字化设计与制造"第一章数字化设计与制造技术引论1、数字化开发技术包含哪些核心技术。

以CAD、CAE、CAPP、CAM为根底、为核心2. 产品数字化开发的主要环节。

3. 数字化设计、数字化制造、数字化仿真的内涵。

数字化设计与制造涵盖：数字化设计(DD)CAD：概念化设计、几何造形、工程图生成及相关文档CAE：有限元分析〔FEM〕、优化设计DS：虚拟装配、运动学仿真、外观效果渲染等等数字化制造(DM)CAPP：毛坏设计、加工方法选择、工艺路线制定、工序设计、刀夹具设计CAM： NC图形辅助编程〔GNC〕、加工仿真检验数字化制造资源管理(MPR、ERP〕数字化设计与制造数字信息集成管理〔PDM、CIMS、PLM〕4.产品的数字化开发技术与传统的产品开发技术相比，有哪些区别，有哪些优点？产品的市场竞争：➢产品的的复杂性不断增加(功能综合)➢产品的生命周期不断缩短,开发周期短➢产品的设计风险增加➢社会环境对产品的影响现代好产品的标志:TQCSE〔T 时间更短 Q 质量更好 C本钱更低 S 效劳质量更好 E 更环保〕5、与传统的产品设计与制造方法相比，数字化设计与制造方法有哪些优点？提高设计效率，改良设计质量，降低产品的开发本钱、缩短开发周期，改善信息管理，提高企业的竞争力第三章数字化设计与制造系统的组成1.数字化设计与数字化制造技术大致经历了哪些开展阶段？有哪些开展趋势准备及酝酿阶段(20世纪50年代)：出现数控机床；为数控机床开发自动编程工具语言APT2D时代(20世纪60年代)：计算机辅助绘图，提高绘图质量和效率；方便图纸管理；平面分析计算CAD/CAM一体化(20世纪70-80年代)：3D建模统一数字模型；CAE广泛应用；CAD、CAM通过；无图纸生产；数字信息交换接口数字信息集成管理〔90年代开场〕：产品信息、数据集成管理 PDM，智能化，分布式网络化，CIMS，PLM数字化设计与制造技术的开展趋势：利用基于网络的CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM集成技术,以实现全数字化设计与制造CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM技术与ERP、SCM、CRM结合，形成企业信息化的总体构架通过Internet、Intranet及E*tranet将企业的各种业务流程集成管理虚拟工厂、虚拟制造、动态企业联盟、敏捷制造、网络制造以及制造全球化2、数字化设计与制造系统的支撑软件组成。

协同设计系统主要由协同工作系统、协同设计系统、分布式产品数据管理、安全控制、决策支持和协同工具等功能模块组成。

(1)协同工作系统：它包括协同系统管理和协同工作管理2个子模块。

前者对整个系统进行有效管理，后者负责对协同设计过程进行管理，统筹安排开发中的各种活动和资源。

(2)协同设计系统：它提供系统的设计功能。

设计人员在数据库的支撑下，利用该模块进行协同设计(包括设计计算、结构设计和分析等)。

(3)分布式数据管理：该模块对所有产品数据信息、系统资源和知识信息等进行组织与管理。

(4)安全控制：该模块负责对进人系统的用户、协同过程中的数据访问和传输进行安全控制。

(5)决策支持：它为协同设计提供决策支持工具(包括约束管理和群决策支持等)。

(6)协同工具：该模块为协同设计提供通讯工具(包括视频会议、文件传输和邮件发送等)。

[编辑]协同设计涉及的关键技术有：(1)协同工作管理技术。

包括项目管理和工作流程管理技术；(2)分布式数据管理技术。

包括支持分布环境、版本控制管理和权限管理等技术；(3)网络数据库技术。

它是数据库技术与网络技术两者的有机结合，使数据库技术与网络技术的优点集于一体，支持CSCD对大量信息的调用和传输；(4)面向对象技术。

该技术把某一产品数据和相关产品或操作的集合在一起进行封装，便于网上传输和共享；(5)安全技术。

它包括访问控制和数据安全传输；(6)异地协同工作技术。

如Netmeeting、e_mail、Agent技术、CORBA技术等；(7)协同工作中的冲突消解。

此外，还包括标准化技术、网络基本技术等。

在这些关键技术中，有的研究理论已比较完善，如网络数据库技术、面向对象技术以及网络基本技术等，但协同设计的管理技术、协同工作中的冲突消解技术还处于探索阶段。

[编辑]化的知识服务、专家快速定位以及设计问题的解决等。

2、基于协同设计的知识管理模式协同设计的过程知识管理主要是对过程模型建立阶段建立起来的过程模型进行分类和管理，并以此建立产品设计的过程参考模型库，以便实现产品协同设计过程的重用和改进，并对各种知识活动中的知识进行关联，建立系统化的和集成的知识库。