對于以往的產(chǎn)品設計方法，如使用CAD軟件內(nèi)附的網(wǎng)絡功能，從網(wǎng)絡上打開圖形文件或?qū)D形文件保存到局域網(wǎng)〔LAN)上或通過網(wǎng)站發(fā)布可用Internet瀏覽器查看的CAD文件等，因這些方式不具有實時性、交互性，無法實現(xiàn)實時協(xié)同設計，已不能適應現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)周期短、生產(chǎn)成本低、質(zhì)量要求高、市場需求變化快的特點。另外，當前普遍利用自主開發(fā)的網(wǎng)絡客戶端應用程序，使之實現(xiàn)與CAD系統(tǒng)的通訊，基本具有網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交互能力，但由于開發(fā)成本高、功能不完善、系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性不成熟，因而在異地網(wǎng)絡協(xié)同設計中也沒有得到廣泛地實施。隨著信息技術、網(wǎng)絡技術的發(fā)展，PDM作為支持協(xié)同設計的使能技術，已經(jīng)成為基于WEB和分布式網(wǎng)絡的產(chǎn)品協(xié)同設計的研究熱點。

本文一方面以PDM軟件Team-Center作為基礎平臺，構建出一種支持CSCW的B/S}C/S模式的PDM系統(tǒng)，通過集成以Inventor為核心的三維CAD系統(tǒng)，提出了WEB環(huán)境中基于PDM系統(tǒng)的協(xié)同設計原型系統(tǒng)。該原型系統(tǒng)面向Internet/Intranet，支持異構計算機環(huán)境.能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的統(tǒng)一與共享，便于有效地管理應用系統(tǒng)之間信息的傳遞與交換，為實現(xiàn)真正意義上的協(xié)同工作提供了理論依據(jù)。另一方面通過利用Inventor對NetMeeting的集成功能，使在項目中的CAD小組成員能夠進行應用共享和網(wǎng)絡視頻會議，實時交流設計思想，實現(xiàn)了協(xié)同設計的開發(fā)環(huán)境，解決了協(xié)同設計的交互技術。

1、CAD系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)的集成

1.1支持CSCW的B/S，C/S混合模式的PDM系統(tǒng)

近來國內(nèi)外圍繞協(xié)同工作中的設計行為及設計過程進行了深人的探討，對協(xié)商機制沖突及其解決方案進行了廣泛的研究，并開發(fā)研制了一些面向應用的原型系統(tǒng)，從中可以看出為了使設計出的CAD模型能夠得到準確一致的管理，PDM系統(tǒng)已成為協(xié)同設計系統(tǒng)中必不可少的支撐平臺。協(xié)同設計原型系統(tǒng)在體系結構上可以分為集中式、分布式、混合式結構，其中集中式適用于局域網(wǎng)，分布式和混合式適用于互聯(lián)網(wǎng)(Internet)及企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)(Intranet)。在實現(xiàn)方式上常見的有C/S模式和B/S模式及兼有c/s和B/S的混合模式，C/S模式適合于采用集中式結構的局域網(wǎng)，B/S模式在異地信息網(wǎng)絡交互通訊中效率很高，體現(xiàn)出了強大優(yōu)勢，成為目前協(xié)同設計系統(tǒng)研究的熱點。

在綜合現(xiàn)有的協(xié)同設計原型系統(tǒng)理論研究的基礎上，我們以產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理軟件TeamCenter為平臺，利用該PDM產(chǎn)品支持異構平臺，能夠與不同的數(shù)據(jù)庫(如Oraele和Mi-crosoftSQLServer)進行安裝配置的特點及其在WEB環(huán)境中的高效數(shù)據(jù)傳輸功能，提出了面向Internet/Intranet支持CSCW的B/S，C/S混合模式的PDM系統(tǒng)結構，如(圖1)所示。首先，該CAD系統(tǒng)以Autodesk公司的Inventor為核心，包括Autodesk AutoCAD，Siemens PLM Software公司的UnigraphicsNX及PTC公司的Pro/Engineer等大型CAD軟件，并與多媒體協(xié)同工具NetMeeting構成了支持異構操作系統(tǒng)的協(xié)同設計環(huán)境。其次，該CAD系統(tǒng)能夠與PDM工作站、PDM服務器及其WEB客戶端3者之間分別集成，其中CAD系統(tǒng)與PDM工作站和服務器的集成系統(tǒng)適用于局域網(wǎng)和企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)，CAD系統(tǒng)與WEB客戶端的集成系統(tǒng)適用于互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。另外，這3種不同的集成系統(tǒng)可以在不同的網(wǎng)絡環(huán)境中(如Internet，Intranet，LAN等)，利用不同的協(xié)議進行產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息的相互通訊。作為協(xié)同設計原型系統(tǒng)支撐平臺的PDM系統(tǒng)，經(jīng)過全面地集成CAD系統(tǒng)后能夠有效地管理CAD模型文件，保證協(xié)同設計中產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息的一致性。

面向Internet/Intranet支持CSCW的B/S，C/S混合模式的PDM系統(tǒng)結構

這種面向Internet/Intranet的PDM系統(tǒng)結構側重于在WEB環(huán)境下進行的協(xié)同工作，表達了異地網(wǎng)絡環(huán)境下PDM系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的通訊方式和企業(yè)級PDM系統(tǒng)的層次結構，為CAD與PDM系統(tǒng)的集成、真正實現(xiàn)WEB環(huán)境下計算機支持的協(xié)同設計(CSCD)提供了基礎的體系結構。

1.2、CAD系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)的集成原理

為了使B/S,C/S混合模式的PDM系統(tǒng)支持協(xié)同設計，保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息與CAD模型的結構及物理信息一致，需要將CAD系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)集成。對于CAD系統(tǒng)，可以利用VBA程序?qū)utodeskInventor的內(nèi)部接口進行二次開發(fā)，生成一個基于Inventor的客戶端程序，通過該程序可以提取CAD模型文件的二維圖檔信息、產(chǎn)品結構信息及三維物理信息。對于PDM系統(tǒng)，可以利用TeamCenter內(nèi)部對象定義語言MODeL(Metaphase Object DefinitionLanguage)對TeamCenter的界面、內(nèi)部對象及其結構關系進行客戶化，使CAD系統(tǒng)的三維零部件及二維工程圖映射到PDM產(chǎn)品結構對象中;并通過開發(fā)TeamCenter提供的內(nèi)部接口函數(shù)API，可以實時響應Inventor的客戶端程序發(fā)出的消息，創(chuàng)建或更新PDM系統(tǒng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息。通過對兩者的接口開發(fā)，可以實現(xiàn)CAD系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)的集成。兩者的集成原理結構如圖2所示。

圖2 PDM系統(tǒng)與協(xié)同設計系統(tǒng)的集成原理

Inventor軟件與AutoCAD2000及以上版本是兼容的，兩者的工程圖文檔可以相互轉換。這樣無論是二維還是三維的CAD模型文件都可以通過VBA開發(fā)的Inventor接口將其信息發(fā)送給TeamCenter服務器，TeamCenter內(nèi)部的API會根據(jù)CAD系統(tǒng)發(fā)出的消息作出實時的響應，自動創(chuàng)建產(chǎn)品數(shù)據(jù)對象或修改產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息，保證PDM系統(tǒng)與CAD系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實時一致性。

2、基于PDM的協(xié)同設計原型系統(tǒng)

根據(jù)面向InterneVIntranet的B/S,C/S混合模式的PDM系統(tǒng)結構，并將C人D系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)的集成，我們提出了一種在WEB環(huán)境中基于PDM的協(xié)同設計原型系統(tǒng)，如圖3所示。

WEB環(huán)境中基于PDM的協(xié)同設計原型系統(tǒng)

概括地講，該原型系統(tǒng)主要說明了兩種集成結構和三層通訊關系。

第一種集成結構:CAD系統(tǒng)與協(xié)同工具的集成，三維CAD軟件Inventor7.0以上的版本已經(jīng)具有對NetMeeting軟件的集成功能，可以隨時召開網(wǎng)絡會議，進行應用共享協(xié)同工作;

第二種集成結構:CAD系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)的集成，經(jīng)過對兩個系統(tǒng)的接口開發(fā)，設計人員可以在CAD環(huán)境中方便地創(chuàng)建、獲取、更新、修改產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息。

第一層通訊關系:CAD系統(tǒng)與PDM服務器的通訊，工作站的CAD小組通過Inventor接口直接與PDM服務器進行數(shù)據(jù)信息的雙向通訊;

第二層通訊關系:PDM客戶端與服務器的通訊，局域網(wǎng)內(nèi)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理人員可以通過PDM客戶端與服務器通訊，進行產(chǎn)品信息的管理;

第三層通訊關系:Internet瀏覽器與PDM Web服務器的通訊，互聯(lián)網(wǎng)上的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理人員可以通過Internet Explorer瀏覽器登陸PDM的WEB服務器，間接與PDM服務器通訊執(zhí)行管理操作。

通過Inventor將TeamCenter和NetMeeting集成，一方面實現(xiàn)了網(wǎng)絡環(huán)境中的協(xié)同設計功能，另一方面保證CAD模型文件與PDM系統(tǒng)的信息一致。有效地支持企業(yè)級產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理，為實現(xiàn)網(wǎng)絡中的協(xié)同工作提供了可靠的環(huán)境。這種基于PDM的協(xié)同設計原型系統(tǒng)是面向Internet和Intranet的，即:在企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)Intranet或局域網(wǎng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)設計人員間實時交流設計思想，共享應用程序、傳輸數(shù)據(jù)文件，支持協(xié)同設計中“人一人交互”技術;在互聯(lián)網(wǎng)Internet中，協(xié)同工作小組成員可以通過網(wǎng)絡會議瀏覽設計文件，通過瀏覽器登錄WEB服務器對產(chǎn)品數(shù)據(jù)進行管理。

3、協(xié)同設計交互技術的實現(xiàn)

Inventor軟件是Autodesk公司開發(fā)計算機輔助設計軟件，它具有強大的參數(shù)化三維實體造型能力和自適應裝配功能。軟件的自適應技術能夠自動改變參數(shù)，以對相關的零部件做出符合設計意圖的修改，與參數(shù)化造型相結合代表了當今先進的CAD技術。

Inventor為協(xié)同設計中的項目文件提供了共享及半隔離、隔離3種狀態(tài)，有效地管理同項目下的異地設計人員對不同工作區(qū)的CAD文件檢人檢出及傳遞，為協(xié)同設計提供了可靠的訪問權限的控制。特別是針對網(wǎng)絡傳輸多媒體的需要，Inventor集成TMicrosoft公司提供了NetMeeting系統(tǒng)，一方面可以利用電子會議(包括白板、語音、視頻等工具)支持成員間進行討論。在會議開始時，主持人具有Inventor進程的控制權。其他人要執(zhí)行Inventor操作，可以在圖形窗口中雙擊鼠標，發(fā)送請求信息。如果主持人接受，他將獲得進程的控制權，并可以執(zhí)行通常的Inventor操作。另一方面可以利用應用共享功能，使一人對CAD文件進行操作，其它成員均能在自已的終端上看到操作過程和結果。滿足了一般的協(xié)同設計需求，它適用于異地協(xié)同設計小組通過網(wǎng)絡交流設計思想，在線協(xié)商討論，實時瀏覽CAD模型文件，從而達到協(xié)同設計的“人-人交互”。

這種以NetMeeting為協(xié)同工具的協(xié)同設計系統(tǒng)在局域網(wǎng)和企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)已達到實用階段，但在互聯(lián)網(wǎng)中的實時交互技術還不成熟仍處子試驗階段，所以是否能夠利用Net-Meeting進行遠程實時協(xié)同工作還有待于繼續(xù)研究。

4、結束語

本文結合當前國內(nèi)大型企業(yè)的設計現(xiàn)狀，研究在互聯(lián)網(wǎng)及企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)中基于CSCW和PDM系統(tǒng)的協(xié)同設計系統(tǒng)，從研究網(wǎng)絡環(huán)境下PDM系統(tǒng)對協(xié)同設計的管理支持人手，提出T面向InlerneVIntranet支持CSCW的B/S和C/S混合模式的PDM系統(tǒng)，并通過CAD系統(tǒng)與NetMeeting的集成功能實現(xiàn)了異地環(huán)境中“人一人交互”的協(xié)同設計方法;通過TeamCenter產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對以AutodeskInventor為核心的CAD系統(tǒng)的集成，構建出WEB環(huán)境中基于PDM的協(xié)同設計原型系統(tǒng)，達到推動協(xié)同設計進人實用化的目的。