计算机支持的协同设计

第１７卷第１期　２０１０年３月　辽东学院学报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｅａｓｔｅｒｎ　Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ）　Ｖｏ１．１７　Ｎｏ．１　Ｍ８ｒ．２０１０　

【信息科学与工程】　

计算机支持协同设计系统的集成模型和实现方法　

曹　伟　

（辽东学院信息技术学院，辽宁丹东１１８００３）　

摘要：计算机支持协同设计是计算机支持协同工作的一个重要分支，计算机支持协同设计系统是计　算机支持协同设计的具体实现。在介绍计算机支持协同设计系统技术基础的基础上，从计算机支持协同设　计系统的集成模型、数据集成与共享、平台结构和工作规则等方面，提出了计算机支持协同设计系统的集　成模型和实现方法。　关键词：计算机支持协同工作；计算机支持协同设计；群件　中图分类号：ＴＰ３９１　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７３—４９３９（２０１０）０１一ｏｏ５６一Ｏ３　

多学科专家协同工作需要一项能够真正克服距　离、时间、异种计算机设备等阻碍的强大使能技术　的支持，使专家们能够“虚拟同地”地一起工　作¨Ｊ。计算机支持协同工作正是一项这样的使能　技术。计算机支持协同工作经过多年的发展，现已　形成了一个新的多学科领域，其目的在于从理论和　具体应用的角度出发，解释和研究人们的协作与交　流行为、以及使用了计算机后这种协作与交流受到　哪些影响　ｊ。计算机支持协同设计是计算机支持　

协同工作的一个重要分支，是计算机支持协同工作　在设计工作中的应用，计算机支持协同设计系统是　计算机支持协同设计的具体实现，是支持多学科专　家协同设计的群件系统。作者在介绍计算机支持协　同设计系统技术基础的基础上，提出了计算机支持　协同设计系统的集成模型和实现方法。　

１　计算机支持协同设计的功能及技术基础　

产品设计需要不同工种专业人员的相互配合。　在非协同式产品设计中，各工种专业人员通常采用　各自的设计系统分别进行设计。为完成一项设计任　务，需要重复输入大量数据，而且很难保证数据的　

６２　机械设计与制造　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　第４期　２０１２年４月　文章编号：１００１—３９９７（２０１２）０４—００６２—０３　面向人机协同的计算机辅助创新设计系统开发丰　

刘小莹周利平　张琬茂　（西华大学机械工程与自动化学院，成都６１００３９）　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅｄ　ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｍａｎ－ｍａｃｈｉｎｅ　ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ＬＩＵ　Ｘｉａｏ－ｙｉｎｇ，ＺＨＯＵ　Ｌｉ—ｐｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｗａｎ—ｍａｏ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｘｉｈｕａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００３９，Ｃｈｉｎａ）　●～　１、ｔ～　、．　１　崞　、曼　，＾　、ｌ　…　………………　；　【摘要】计算机辅助创新设计系统是设计人员实现快速产品创新开发的重要支持工具。通过分析现　｝有系统的优势与不足，提出人机协同设计的系统开发思想。基于这一思想，分析影响设计者创造力的可控　因素，提出系统的基本构成要素，包括知识库系统、信息检索系统、概念设计空间及创造性思维方法，并描　述了系统应具备的基本功能，包括支持设计问题外部表征、支持问题空间表象化、支持设计者工作记忆的　扩展。最后，阐述了系统的功能构架及系统的开发技术，并给出原型系统的部分运行实例。　关键词：创新设计；人机协同；计算机辅助创新设计系统　【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｃｏｍｐｕｔｅｒ—ａｉｄｅｄ　ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｔｏｏｌｆｏｒ　ｄｅｓｉｇｎｅｒｓ　ｔｏ　ｒｅ—　ａｌｉｚｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　ｑｕｉｃｋｌｙ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｓｙｓ——　ｔｅｍｓ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｉｄｅｏｌｏｇｙ　ｏｆｈｕｍａｎ－ｍａｃｈｉｎｅ　ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｉｓ　ｉｄｅｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ　ｃｏｎ－　ｔｒｏｌｌａｂｌｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｔｈａｔ　ａｆｆｅｃｔ　ｔｈｅ　ｃｒｅａｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ　ａ　ｄｅｓｉｇｎｅｒ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ　ｂａｓｅ，ｗｅｂ　ｓｅａｒｃｈｉｎｇ　ｔｏｏｌ，ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌ　ｄｅｓｉｇｎ　ｓｐａｃｅ，ａｎｄ　ｃｒｅａｔｉｖｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．　ｅ凡ｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ｗｈｉｃｈ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｓｈｏｕｌｄ　ｈａｖｅ　ａｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍ’Ｓ　ｅｘｔｅｒｎａｌ　ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｓ，ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ　ｐｒｏｂｌｅｍ－ｓｐａｃｅ　ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｍｅｍｏｒｙ（ＩＳ　ｗｅｌ１．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆｔｈｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｒｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，ａｎｄ　ｓｏｍｅ　ｒｕｎｎｉｎｇ　ｅｘａｍｐｌｅｓ　ａｒｅ　ｇ／ｙｅｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ　ｄｅｓｉｇｎ；Ｈｕｍａｎ－ｍａｃｈｉｎｅ　ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ；Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅｄ　ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｓｙｓｔｅｍ　中图分类号：ＴＨ１６，ＴＨ１２２文献标识码：Ａ　１引言　经济的全球化带来ｒ动态多变的市场环境，同时也加剧了全球　范围内企业间的竞争。为了提升企业竞争力和获得更多的商业机会，　制造企业需要不断提高它们自身的创新设计能力。然而目前创新方　法理论研究多而工具手段研究少　，工程人员在进行产品设计时，往　往只能依赖专业领域知识和过去的经验，无法摆脱思维定势，难以实　现产品创新。计算机辅助创新设计技术的出现改变了这一现状。　目前，已经研究和开发的计算机辅助创新ｔ殳汁系统大体可分为　基于工程技术发展规律的创新设计系统　基于智能技术的创新设　计系勿　两类。前者是基于ＴＲＩＺ理论，并结合现代设计方法学与创　新知识库，辅助技术人员进行产品创新。但是，ＴＲＩＺ理论是以已有系　统为主要研究对象，基于这一理论建立的系统更适合于产品的适应　性设汁或改进设计，对原创性产品创新是不利的。基于智能技术的创　新设汁系统将专家系统、实例推理、神经网络、遗传算法等智能技术　应用于产品概念设汁过程。但创新设计过程是非常复杂的智能行为，　并且至今还没有一个统一的概念没计的定义和完善的概念设计理论　做指导，开发出的创新设计系统常常局限于某一具体应用领域，且远　达不到智能化的水平。因此，以人机协同为目的，结合已有系统的优　势与特点，探索将设计者的创造胜思维和计算机的高效处理技术有　机融合的方法，开发人机协同的计算机辅助创新设计系统。　…　ｉ、　ｉ、　ｎ、ｒ　‘、　ｔ　ｊ…　２系统的功能需求　根据创造力研究可知，设计者的创造力由智力、知识、思维风　格、人格、动机、环境、信息和设计教术等成分联合产生。信息是设　计者进行决策的基础，对灵感的激发，想象力的扩展有着不可忽视　的作用；知识能够给创造性思维提供可供加工的信息，帮助设计者　了解其在设计领域中所处的位置；设计技术包括设计问题、设计约　束、设计策略、设计方法等，对设计者创造ｌ生问题求解过程具有重　要影响；而信息、知识、设计技术又对设计者的智力、思维风格、创　造性思维等有促进作用。因此，人机协同系统必须具有知识库系　统、信息检索系统、概念设计空间及创造性思维方法四个关键部　分，如图１所示。此外，该系统还应满足以下功能需求。　（１）支持设计问题外部表征。外部表征被定义为问题情景的　成分和结构，包括物理符号、物体、维度，以及外部规则、约束条件　或边界条件等，这些信息只能被知觉系统觉察、分析和加：［。对于　许多问题来说，外部表征是其必不可少的构成要素，没有它『口Ｊ题　就无法成立或问题的性质就会发生根本的变化　。系统应尽量采　用图表、对比曲线图、柱状图、图片等多种形式表征设计问题，辅　助设计者全面掌握产品的设计目标与设计约束，为确定具体设计　问题做好准备。　（２）支持问题空间表象化。在进行问题表征１３寸，当一个设计问　★来稿日期：２０１１－０６—０６－ｈ．基金项目：四川省教育厅自然科学青年项目（１０ＺＢＩ５０），西华大学重点科研项目（Ｚ１０２０２１２）

科技信息．　博士・专家论坛　

基于协同设计昀知识管理研究　

西安工业大学　初苗　总后建筑工程研究所　田少辉　

［摘要］随着全球市场竞争以及客户化定制产品的出现，利用计算机技术开展的产品协同设计得到了一定的应用。本文在论述了计　

算机支持的产品协同设计的研究背景和定义后，根据协同设计的主要内容和基本特点，总结出了几种典型的协同设计模式，并对此　

做出了深入的解析，最后阐述了计算机支持的产品协同设计的应用与发展前景，为计算机支持的产品协同设计在我国的进一步应用　

和发展起到一定的推动作用。　

［关键词］产品协同设计　信息共享　设计模式　计算机支持　

为了适应越来越激烈的全球化市场竞争，快速响应客户定制产品　／　

的需求，计算机支持的协同工作理论在产品设计中的应用研究工作已　＼　

经开展了好多年…。协同设计是一个以知识为基础的计算过程，不仅需　

要不同领域的知识和专家的经验，更重要的是要有综合和协调这些经　

验知识的有效机制和知识来耦合不同专家的设计任务。　

目前，协同设计和知识管理在传统制造业的革新中正被广泛实施，　但是在协同设计系统或知识管理系统中都存在功能单一的问题。协同　

设计和知识管理应该是互相协调发展，这样能够为制造业智力资产的管　

理提供新的拓展空间。这既需要信息集成、过程集成，更需要知识集成。　

因此，在统一平台、统一门户的网络环境下，建立一个相互支撑的集成　

平台成为研究热点。本文重点对支持协同设计的知识管理功能模型、知　

识过程管理及其与协同设计过程的集成进行研究　。　

１、基于协同设计的知识管理的特点　

协同设计过程是一个知识密集型流程，需要大量跨学科、多类型、　

多渠道的知识及知识交流，因此需要知识管理的全面支持。协同设计对　

知识管理提出了新的要求，支持协同设计的知识管理的特点是ｍ：　

（１）分布式是协同设计的主要环境特征，支持协同设计的知识管理　

必须适应协同设计的分布式特点。　

（２）参与协同设计的设计成员几乎不可能具有完全一致的设计环境，　

ｅ．Ｍａｎｕｆａ。｝ｕ『ｉ　ｇ制造业信息他　

计算机支持协同工作的ＣＡＰＰ系统的研究　

陈桦何明格　

（陕西科技大学机电工程学院，陕西西安７１２０００）　

摘要：针对要提高ＣＡＰＰ系统的协同化和实用化水平，论述了基于ＣＳＣＷ的ＣＡＰＰ系统的实现方法；采　

用Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ技术对ＣＡＰＰ的结构进行了设计，同时采用ＸＭＬ对ＣＡＰＰ系统核心部分——工艺　

规程的数据进行了详细描述。最后，给出了基于ＣＳＣＷ的ＣＡＰＰ系统的体系结构，简述了该系统的　

工作流程。　

关键词：ＸＭＬ　Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ　协同工作计算机辅助工艺设计　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ＣＳＣＷ——ｂａｓｅｄ　ＣＡＰＰ　Ｓｙｓｔｅｍ　

ＣＨＥＮ　Ｈｕａ，ＨＥ　Ｍｉｎｇｇｅ　

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉｈｎ　７１２０００，ＣＨＮ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇ　ｏｆ　ＣＳＣＷ—－ｂａｓｅｄ　ＣＡＰＰ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｆｏｒ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ　

ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙ　ｏｆ　ＣＡＰＰ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ＣＡＰＰ　ｉｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｂｙ　Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｉｍ・　

ｐｏｒｔａｎｔ　ｐａｒｔ　ｏｆ　ＣＡＰＰ，ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｄａｔａ　ｉｓ　ａｌｓｏ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　Ｏｉｌ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ＸＭＬ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｎｄ，ａ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　

ＣＳＣＷ—ｂａｓｅｄ　ＣＡＰＰ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ａ　ｄｅｔｍｌｅｄ　ｗｏｒｋ—ｆｌｏｗ　ａｒｅ　ｇｉｖｅｎ，　

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＸＭＬ；Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ；ＣＳＣＷ；ＣＡＰＰ