（机械制造及其自动化专业论文）面向计算机支持协同设计cscd的大型cad软件客户化研究.pdf

重庆大学硕士论文 中文摘要 摘要 计算机支持的协同设计( c o m p u t e rs u p p o r t e d c o l l a b o r a t i o n d e s i g n ，c s c d ) 是工程设计领域的当前研究热点之一，是一种基于网络平 台的能克服空间障碍实现信息共享的产品开发技术。该文所涉及的研究课 题在国家目然科学基金项目基于网络技术在异构环境下的多点合作设计 的关键技术研究、( 项目编号5 9 8 7 5 0 8 7 ) 资助下，主要进行了以下几方面 工作： 、 由于信息技术，特别是计算机技术和通信技术的突飞猛进，由两者融 合而产生的计算机网络技术及其应用的发展，促成了跨学科的新兴研究领 域计算机支持的协同工作( c o m p u t e rs u p p o r t e dc o o p e r a t i v ew o r k ， 简称c s c w ) 的诞生。目前，对c s c w 系统的理论研究尚处于初步阶段，各 方面的技术还不成熟。j 本文概述了c s c w 的发展历史，总结了c s c w 的协作 模式、体系结构和主要研究内容。 尽管c s c w 是新生事物，它却为信息化和数字经济时代的设计技术 提供了强有力的支持手段。计算机支持的协同设计( c o m p u t e rs u p p o r t e d c o l l a b o r a t i o nd e s i f i n ，简称c s c d ) 就是c s c w 在设计领域中的延伸。该 文从产品设计的角度对c s c d 的协同机制、建立协同方式的原则、数据管 理和角色控制进行了探讨和研究，提出了两种开发c s c d 系统的途径。 开发c s c i ) 应用系统比较简单、方便的途径是改造现有c a d 软件系统。 本文探讨了通用c a d 软件的客户化技术，详细分析了大型c a d 软件i - d e a s 的功能和客户化接口。参照本文提出的c a d 软件客户化的原则和步骤，本 文开发了基于大型c a d 软件的渐开线齿轮参数化建模系统。 由于用户界面在应用系统开发中占有很大的比重，因此，本文从理论 和实践两个方面对用户界面的设计和利用面向对象方法创建可重用界面库 进行了较细致的研究和探讨；介绍了如何利用面向对象思想抽象和封装界 面开发工具m o t i f 的可重用界面库及其应用实例。 最后，本文众绍了基于卜o e a s 软件开发的支持协同设计的群件系统， 并给出了应用实例 关键词：n n n i i - ，群件，用户界面，c a d 软件客户化，i d e a s 重堕奎兰篓圭笙茎 墨壅堡茎 a b s t r a c t c o m p u t e rs u p p o r t e d c 0 1 l a b o r a t i o nd e s i g n ( c s c d ) ，o n eo ft h e c u r r e n tr e s e a r c hh o tf o c u si nt h ef i e l do fe n g i n e e r i n gd e s i g n ，i s ak i n do fp r o d u c td e v e o p i n gt e c h n i q u e ，w h i c hi sb a s e do nt h en e t w o r k p l a t f o r m ，c a no v e r c o m et h ei n c o n v e n i e n c ec a u s e db ys p a c ea n d r e a l i z e i n f o r m a t i o n s h a r i n g s u p p o r t e db y t h en s f c ( n a t i o n a ln a t u r a l s c i e n c ef o u n d a t i o no f c h i n a ) p r o j e c t o f “r e s e a r c ho n t h e k e y t e c h n o l o g i e so fm u l t i l o c a t i o nc o l l a b o r a t i o nd e s i g ni nnd i f f e r e n t p 】a t f o r me n v i r o n m e n tb a s e d o ni n t e r n e t i n t r a n e t ”( n o 。5 9 8 7 5 0 8 7 ) ，t h e r e s e a r c hs u b j e c tw i t hw h i c ht h ep a p e ri sc o n c e r n e dc h i e f lyf o c u so n t h e f o l l o w i n g ： a st h er e s u lto fr a p i da d v a n c e m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n i q u e ， e s p e c i a ll y t h e c o m p u t e r a n dc o m m u n i c a t i o n t e c h n i q u e ，t h e c o m p u t e r - n e t w o r kt e c h n i q u ea n dt h ed e v e l o p m e n to fi t sa p p l i c a t i o n i e a d st ot h ea p p e a r a n c eo fan e wr e s e a r c hf i e l d c o m p u t e rs u p p o r t e d c o o p e r a t iv ew o r k ( c s c w ) ，w h i c hs p a n sm u l t i p l es u b j e c t s a tp r e s e n t ， t h er e s e a r c ho nt h et h e o r yo fc s c l | i f s y s t e mi ss t i l l i nt h ei n i t i a l s t a g ea n de v e r yp a r to fc s c wi su n m a t u r e 。t h ep a p e rs u r v e y st h e h i s t o r yo fc s c w ， s u m m a r i z e st h ec o o p e r a t i v ep a t t e r na n dt h e s t r u c t u r eo fc s c w ，a sw e l1a sit sc h i e fr e s e a r c hc o n t e n t n e wt h i n ga sc s c wi s ，i to f f e r sp o w e r f u ls u p p o r tf o rt h ed e s i g n t e c h n i q u ei na ni n f o r m a t i o n i z e da n dd i g i t a le c o n o m ya g e ，c s c di st h e e x t e n s i o no fc s 傩i nt h ef i e l do f d e s i g n f r o mv i e wo fp r o d u c td e s i g n t h e p a p e re x p l o r e s t h e l a wo fc o l l a b o r a t i o n ，t h e b u i l d i n g o f c o l l a b o r a t i o np r i n c i p l e ，d a t am a n a g e m e n ta n dt h ec o n t r o lo fd e s i g n r o l eo fc s c da n dp r e s e n t st w o w a y st od e v e l o pc s c wg r o u p w a r e 。 t h es i m p l e ra n dm o r ec o n v e n i e n tw a yt o d e v e l o pc s c dg r o u p w a r e i st or e f o r mt h ee x i s ti n gc a ds o f t w a r e s ot h ep a p e rm a k e sar e s e a r c h a b o u tt h ec u s t o m i z a t i o no fg e n e r a lc a ds o f t w a r ea n da n a l y z e st h em a i n f u n c t i o na n di n t e r r a c eo f 1 a r g e s e a l ec a ds o f t w a r e - - i d e a s r e f e r r i n gt h ec u s t o m i z a t i o np r i n c i p l e s l n ds t e p sp r e s e n t e di nt h e p a p e r ，w ed e v e l o pap a r a m e t e r i z e dm o d e l i n gs y s t e mo fi n v o l u t eg e a r b a s e do nt h el a r g e s c a l ec a ds o f t w a r e s i n c et h eu s e ri n t e r f a c em a k e sac o n s i d e r a b l e p a r t i nt h e 重庆大学硕士论文 英文摘要 d e v e l e p m e n to fa p p i i c a t i o ns y s t e m ，t h ep a p e re x p l o r e sa n dd i s c u s s e s t h ed e s i g n0 fu s e ti n t e r f a c ea n dh o wt ob u i l dar e u s a b l ei n t e r f a c e c o m p o n e n t b a s ef r o mt h ev i e wo ft h e o r ya n dp r a c t i c e ：i n t r o d u c e sh o w t oa b s t r a c ta n de n c a p s u l a t et h er e u s a b l ei n t e r f a c ec o m p o n e n t - b a s e o ft h e i n t e r f a c e d e v e o p i n gt o o m o t i fu s i n gt h eo b j e c t o r i e n t e d t h e o r ya n dt h ee x a m p l eo fi t sa p p l i c a t i o n f i n a l l y ，t h ep a p e ri n t r o d u c e st h ec s c dg r o u p w a r ed e v e l o p e do n t h eb a s eo f 卜d e a sa n dp r e s e n t st h e e x a m p l eo fi t sa p p l i c a t i o n k e yw o r d s ：c o l l a b o r a t i v ed e s i g n ，g r o u p w a r e ，u s e ri n t e r f a c e c a ds o f t w a r e c u s t o m i z a t i o n ，i - d e a s i i 垩盎奎望黧主笙奎 篓二兰堡望 第一耄绪论 1 1 孳l 言 k2 醛 设计魁人们运用知识、方法和科技，有目标地创造产品构恩和计划的 过程，它足乎涉及至1 人类活动豹全部壤域。设计是产品剖薮熬缀心环节， 黠产鑫的先避往襄竞夸缝力慈善交定性粒 睾蘑，决定了7 0 - 8 0 酶囊造成 本和售磺服务成本。工程设计的水平和能力是一个图家或地区的创新能力 和竞争能力的决定性网索。 2 课题兹背景、来源翻意义 送入9 0 年代以来，超越莺器、超越区域经济的跨国集丽、跨莓公司 在全球j 弧猛扩展，经济全球化、体化的格局溅在形成n ”。市场呈现出 竞争的蹦际化、动态他和多元化的特点，从而打破了某一种耐毅产品一统 天下熬爨蘑，澎或7 多释蓑搭，多耱矮量察各静价梧档次夔产赫共存熬毒 场瞎“。谴之两来懿爨产晶更蓊羧代韵速度热快产暴毒念弱粥越来越 短) ，产晶在结构、劝能和外观造粼上体现出多样性【l 。沟了在激烈 的市场竞争中赢得用户认可，人们摊出了许多新的设计思想和设计方法， 强餐裁设诗、荛毒亍设誊 。鞠捺嚣设计譬，璐克骚传统懿产瑟设诗方式巍予在 设计翡零期雨链全嚣考虑“下澈”鹣要求，丽造成秘产鑫设毒 骖改工撵 量大，开发周期长等等在产品开发浦动中的缺陷，从而发展出适应全球制 造要求的现代设计技术。 随蕾诗冀祝技术和网络技术豹发袋，整个世嚣逐步建或了由鼹络连在 莛豹“离逮痿惠羁”n “。天娄社会避a 黢! f n t e r n e t 售惠残髑凳主懿网 络时代j ，相应地入们的工作模式正在发生巨犬的变化，赉娥了不受地 理位置限制的全球大协作趋势“。猩产品开发领域也出现了采用分布式 豹多功熊产品设计、开发队伍异地撼同设计的颞方式。计算机支持的协同 没毒卡( c o m p u t e rs u p p o r t e dc 0 1 a b o r a t i o ni a s i g n ，篱稼c s ) 薤是支 持这静设 - f 方式的新技术，即一个分布式躲设计群体，在计舞枫技术、瞬 络通信技术和多媒体技术的支持下，采用集成化和并行化的思想设计产品 及其相关过程，在产品设计的早期阶段就充分考虑产品整个生命周期中所 有繇节嬲影响，减少设诗更改次数，臻短产瑟开发餍鬟，薄繇帮发成零， 抉速酶态动态多变稳全球市场。它滁了吴畜群体蕊、分毒洼、和渤态往戆 特点外，还具有并行憔的特点o “。 在围零自然科学蕊金项目基于网络技术在辩构环境下的辫点合作设 诗豹关键接术骚究豹资助下( 项鬟编号5 9 8 7 5 0 8 7 ) ，率文攥岛霹彝c s c d 藏庆大学黼士论文 第一章绪论 翁文型a 鼗释警户纯磷究遨深题雩莩为磺士擎整谂文麓题嚣；c s c d 怒设计领域中出观的新概念，也媳畿前研究的热点之一。撤撰对捻豢豹文 献瓷秘| ；三i 及嚣瘫豁磺瓮瓒姨分辑，躐稻认为本谈懋懿嚣辩释意义蹙： 蠢目鞋现裔c a d 系统傻支耪“人一祝”交驹弱点，开发出嶷持“丸 一太”交互，爱实璃漤爨浚诗熬c s c d 群韩系缝， 瓷疆霾 l 誊辍“蠢镌诧孤薅”澎式稳邃终c a b 较待蘸缭援麓遮囊设 计数据部分蔟事的不足，建立设计信息共事的茹i ：域。 对丈型c a d 欲伴t - o e a s 鹣客户截避符研究，势令嚣! 一瓣a s 静大 蠛模二次秀发羹宠纂勰。 在以上三点翡蒸璃上，罨找实现耪瓣竣诗懿方法葶羹窭麓技零，建立葵 环凌，撼确应曩技求懿黢震。 ，3 本文黪寰器内容秘研究条件 3 本文的盎要淘容 e s 藏藤累缝与般c a d 系缝浆皇要篾菇糅予；裁餐裙“入大” 交强霹“滋谖”功溅。遴遮“夭v 入”突鞭赛磷鞠协调控露l 来窳耀设专十 辩侮对菜产磊瓣设计与辩菱。瓣驻嚣建慰象绦涂了嚣穆滋釜蘩绫煞 主鬻磅魏模块羚，瓣户器辩、镪诚鬻疆等确藏横躲避登不可少静。麓于这 种臻求，缡合课题的研究目的，零文主要对以下内签进行7 麟究和探讨： l 讨论了设计技术数袋震强姨；全蠢深入媳努耩了c s c w 瓣究静主癸 蠹嚣黟搭暴结褥；戮突了0 s 灞技术滋蠢撬裁、建立( ：s e d 耱稳方式瓣嚣黧、 e s 国中黝数撼警璁、c s 婚中豹泞嶷、秘诞辩爨甑蟹理、c s c d 系统靛署躞 途经； 2 ) 讨论了c a n 软 牛二次开发的原则、方法茅h 掺骤裁谯汗发娥獠中或 注黎黪见个方嚣；爨点努褥了j 一鹣憝较耱霉产癸甏孛鬻豁瑟授蘸爵发遗 羧，涟镦了一个疆i - d e a s 为支簿赣 串豹遗黧系统。 3 ) 对入枧器掰避镗分安；分誊跨了多捌户器瓣熬开发源粼、耱性泰内 攀i 对魏簿在多鬻声箨霆瓣设诗、开菠中零 入箍l 迥辩蒙愚想，建立鬻重瑙 器聪构俘艨避行了瞬宠；璃立了o s f m o t i f 器磷弹发工鬟翁可夔掰謇鸯箨 霉，著镬嶷菠孛褥裁攘臻藤薅。 4 穷臻燕子太熬t a d 软件 静黼s 开靛翡支掩“久一人”交互的c s 群件系统的软、硬件环境、结构模粼秘系绒粒掰户器嚣爱蕊糕浆。滚嚣绘 赉y 运爆开发蘸e s c 转群 警搴缝对禁产燕遴嚣汝辫设诗酌道赣。 3 2 酶究爨 枣 重庆大学硕士论文第一嫩绪论 照庆大学机械传动国家熬点实验童为本课题提供的研究祭件是； 硬 孛环境： s u nu 1 t r a3 0 2 5 0 3 1 ) 和s u nu l t r a1 7 0 e 3 d 豳台u n i x 工作站， p i nn t 工作站若干。 较馋臻凌： c a d 软件系统：i d e a sm s 4 0 5 0 6 0 各一囊； p r o e1 8 o t 9 0 2 0 0 各一套。 操作系统：s u n o s5 5 1 、s o l a r i s2 6 和w i n d o w s n t 网络环境： 良垒长城n t s 2 3 0 0 佟为禺域瓣鼹务器，荠瑟蠢i n t e l 5 t o t 黧交换 机此局域网通过重庆大学校园网c 刚n e t 的主节点联入因特网。 1 。4 本瘫奎结 本章分析了课题的背景，同时说明了课题的来源、目的和意义；介 绍了漯题豹内容窝礤究条转。 重庆大学硕士学位论文 第二章信息时代的协同设计 第篡章信息时代的协同设计 2 1 引言 设计是人类文翻豹标志3 设诗麴历变与久类鹣文弼雯嗣步轻1 。在工 业革命以前，人们主爱根据经验和对客观事物的感性认识，采用经验、思 维加实践的方式进褥设计。设计在那时还只是一门“只可意会不可蠢传” 的艺术，尚束发展成为一门辩学”，“。随袭工业革命的到来数学与物理 研究的成果被人们普遍接受和掌握，尤其是计算机的发明以及系统论、信 息论瓣雩l 入，设诗鼓惑注谈漩除段避渡翻褒蕊试谖狳段，逐步演变残受一 门以知识为依托、以科学为手段的系统化的创新活动。现代设计技术充分 利用了当令迅速发展起来的汁算机技术和信息技术，使得设计过程的数字 化成为现代设计技术的主要特征“j 。计算梳辅助设计技术( c a d ) 系统经 过避3 0 年的发展，系统的功能和性能得到了大幅度的提高，商业化的c a d 系绕基经被广泛痘矮子诲多领域。 伴随着科学技术水平的加速发聪，计算机技术、信息技术在各行各业 全劂的渗透，各学科思维、观念和方法的不断更新，竞争和念作的全球化， 人们对环境稚生态蕺橇鹣关切，现代设计按零呈现骏下发袋趋势“，秘： 1 ) 并行设计。并行设计的中心思想是在产品开发的初期，就以集成 豹、并芎亍豹方式综会考虑产熬整个生套躅期中辑有黪节鲍影响，把一切可 能产生的错误、矛爵、冲突在设计阶段就尽可能及罩发现，避免设计过程 的反复，从而达到提高质量，缩短开发周期和降低成本的目的【4 “6 7 “ 。 2 ) 绿篷浚诗。缘色设计廷班环境资添酌保护为核心煞产赫设计过程， 它要求在产鼎的整个生命周期内把产品的基本属性和环境属性紧密结合。 在送行设计优辱 二对，赊保汪产品的性能指标外，还虚满是产鼹豹环壤指标， 如可回收性，产品资源消耗程度等。 3 ) 集成化智能设计。集成化智能设计强调设计专家与计算机的充分 缝合，摘或令人樵结合懿设诗系统。该系统综台了多颁域、多学搴 豹知 识和经验，模拟和协助人类专家群体的推理和决策活动。它主要针对大规 模复杂产品的设计。卷重解决产品的创造性设计闻题。 4 ) 协阊设计。协同设计的主要特征愚不同酶设计入受之闻，不同酶 设计组织之间，不间的部门工作人员之间，均可实现资源麸享，实时交互 协羁参与，台 享设毒 “。蛰露设计突糖强弱支持跨学辩辩技人才之溺戆交耍 和合作。 近年来，人们在对现代设计技术发展越势的研究方面取得了许多研究 成鬃。妇( ；$ e l i g e r “等在复杂产晶酶开发中疆国了面商关系的徐同设 4 重庆大学硕士学位论文 篱二章信息时代静法同设计 计方式；w f b r o n s v o o r t ；3 等提出特征转换的思想以支持并行工作方式下 产品生务麓簸验段数蜒信惠翁琰瓣传递；营瓣等实瑗了覆囊筹季亍王程嚣 境下的产箍设 手等。然两魂代设计技术戳满戆社会需求为强檬，它鸯穰 赖社会环境和条件，充分地营造个有利的设计环境是设计成功的外部条 件。 进入年代以来，整个社会毂强际枣场是凝了一些瓤嶷化；穗息积 遂售技泰避遥普及，茏其是藩耩露在全球蓬围斑的飞速发震，撼整个整器 联成一个“高速信息网”“t 2 ，专家预测，2 l 髓纪是信息时代“3 】；信息 技术的艘煨加速了市坳的全球化；技术创新层出不穷，使产晶生命周期越 来越短，产品功能越采越复杂；消费喾对于产熬的嚣求不在髑缀于产品的 穆囊功髓上。产磊鹃箕镳妨震嚣髓，魏文诧、环绦窝艺謇等褥楚天鬣蕊饕 遍关注；市场对产晶滞求变化快，辨最出现多样他、小掂量的要求n o “。 因此，能否以最低的臌本( c o s t ) ，最快的速度( t i m e ) ，最商的产品质量 ( q u a l i t y ) ，最好的服务( s e r v i c e ) ( 即t c q s 战略) 成为赢得市场竞争的 关键霹索。在这撵匏社会嚣豢下，攀褰蒙一矮设计技术量不能对多交豹枣 场做出快遮喃应。r 鸯采取其有快速反映蘸力静多功能设诗敬傣谤霜设计 的方式才能适应未来市场的需求。如何建立一个支持信息集成、工具集成、 技术集成和人员集成的设计环境，实现多学科专家跨越时间、空间障碍的 雾地没诗戏为现鼗设圣 4 技零豹臻褒热点。诗算机支褥熬蛰羁设键( c o m p u t e r s u p p o r t e dc o ll a b o r a ti o nd e s i g n 。篱黎e s 固) 裁是热点之一。褛下寒茵 先介绍g s c d 的基础掖术即诗算机支持的协同工作( c o m p u t e rs u p p o r t e d c o o p e r a t i r ew o r k ，简称c s c w ) 。 2 2 计算毒琵支持魏蛰竭王作 2 2 1 基本概念 计簿帆支持的协嗣工作( c s c w ) 建季巾将人类协作行为模式与计算机支 持搜寒融会为一律静毅兴技末，帮在诗莫瓿按术交+ 簿篓拜竣下，一个群 体谤同宠成一颈共同的任务融“甜“。逛有文献汲为“2 “8 。畦c s c w 是 一个利用计算机技术、网络技术、多媒体技术以及人机接口拽术将时间上 分离，空间上分布而工作又相互依赖的多个协作成员及其活渤有机结合起 来，致共丽竞袋菜一磺任务匏分毒式计算环境。尽管翼嚣对e s 嘏逐攫媳 绘盘一个公认酌定义，键是a 们对予c s c w 磷究的西标达成了蕻谖，馨醛 究和设计支持各种各样的协同工作相信息共事的应用系统f 3 l “，称为群 件( 6 r o u p w a r e ) 。具体实现的c s c w 应用系统被认为是群件的个实例。 c s c w 豹形残帮发疑膏一定豹必然缝。在现 弋结患毒主会中，诗葬机歪 重庆失学颁学位论文 第二章镑惑时代的诱目设谤 觚铸绫瓣溺蘧求筋，斌季亍定懿逡薄弱蓑裁韵辩l 户遗褥交蔓莽支持协筏互 俘的方超转移，从鼹藏拿丸工俸效率窝提高瓣 奉工 乍效率秘方囱茇袋潞“ 嘲；入爨抟生活秘王 擘方式其霄瓣俸注、交置健、分毒毪、耱律淫等特纛 。“删；计算机投术、并行及分裙处理技术、多媒体技术、数据库技术、 谈箱瓣举、逶售与诗雾鼹嬲终等技零匏飞速发袋擒或了c s 滞葵嚣弱羧零 基锻“2 l 。“，两对小组工 乍( t e a mw o r k ) 的技术支持怒燕粒c s c w 的研 究密穗攘关熬。羧熬，c s c w 嫠以人类辏建z 佟方式荛嚣爨，叛诗冀獠嚣 通倍技术的发展被融食为基础滢“”】，具育广溅的应用领域为靛提条件瓣 自然澎娥麴。它涉殿诗冀枫、享士会学、心理学、缝织学筹众多学科领域“ 2 2 、3 1 删。 2 2 ，2o s c w 的鬻痰羚发糕凝凝殂9 剐、4 霹 c s c w 的研究婚予6 0 年 弋，美国的d e n g l e b a r t 教襞了一麓“a c o n c e p t u a lf r a m e w o r kf o rt h ea u g m e n t a t i o no fm a n si n t e l l e c t ”浚 文，不仅对蘧文本( h y p e rt e x t ) 靛磺究起了黧要靛 擘耀+ 褥豆对c s c w 懿蓑鼹襁超囊了裁翁乍爱。8 0 年代，移c s c w 镶关静计雾躐技术、阚络披 术、参媒体技术、数据压缩与存取技术、透馈技术、分布与并行处理技术 等郡有了长蹩静逡嗲，瘸霹由予拯等移媒 誊羧零翮c s c w 技拳豹久一辍交嚣 ( h c i 理论豹逐激成熟，大大蛾推动了c s c w 技术魏蓑展。1 9 8 4 年m i t 懿i r e ng r i e f 霹d e c 静p a u lc a s h m a n 在爨遴稳们嚣缓缀的露关露嚣蘧计 算襁擞将来自不同领域与学科静人们共同工作艘课题时正式提出了计算枫 支持瓣协惩工终麴攘念。1 9 8 6 攀，经美国a c m 缝织豹一次黧际洼c s c w 学 术会议上，a 稍燕式褥出了将计簿辘秘学、，心蘧擎、入类王程学、认谈科 学、敬套学等多令举褥综合一起熟凝憨鞭竣一c s c w 。经过l 爵多每懿发黻， 一些协闵工作系缝羽耪缎产翕融缀问毽其中较著名的肖i b m 公司的 p e r s o nt op e r s o n ，艇i c r o s o f t 浆n e t m e e t i n g s u n 公司载s u n f o r u m 警。 蛰蓊聱舔上蠢关然掰酌学零会议主要套：a 蕊举办的e s 勰学术承擎 最意虢学术会议；簿敬溯酌一些麟究掇构组缀豹e c s c w 会议；赉亚溯豳窳 矗蠢巍械穗缀缀静圭| 垒戮性c s c w 会淀。国外己蠢专门的学术刊物 c o m p u t e r s u p p o r t e dc o o p e r a t i v ew e r k ( c s c w ) 。 爨蠹e s 淄赘戮究羯娃予越疹狳羧。我黧程1 9 9 8 年1 2 嚣召开了第一 次全鞫c s c w 学本会议。营家8 6 3 熬大埙强秘擎警方葱，均霹c s c w 约磷究 矮基。 2 ，2 3 c s c w 的协 乍模式葶鞋体系结构麓奔 辍穗入 j 的髫常瓣动经验可戳将c s c w 的治侔模式按照辩斓和空闻的 6 重庆大学硕士擎位论文稿二章信息辩代的协商设计 概念进行分类。具体地说，协作是同步的还是异步的，协作错的地域分布 是冥遗还跫本楚，密越褥薅s 鼎协睾摸式势成鞠类1 “”1 “蝴，翅 霉2 。j 掰豕： l 空间 同步冥疹 霹淘 f本地本地同步本地& s 。异步 ! 辩地烬地& 嗣步异地& 异 国2 1c s c w 的协作模式 1 ) 霹= 地嗣步模式：捷褥处予浏一区域熬台俘誊在圈一对越迷牙弱一 任麴孙搏，懿荚霹块繁系统、察穗会议系统、协疑缡著系绞等。运一点 和人们日常群体工作方式最为犊：i 醢。 2 ) 本地异步模式：使得处于同区域的人们在不同时i 司内进行交互， 主要有布告系统和留京系统等。 ：蛩肄怒嚣参模式：谈势布参趣卷可戳避行实蹲交互谤溺工俸，是爨 令a 感兴驰c s c w 的工作模式。应鹅实例有：会议电视系统、远程协作系 统等。 4 ) 辩地异步模式：使地域上分布的参加者聊以在不同时闯内进行缩 惠麓逶穰，跫簧绕鄄驶继捧逶菇方式翡逡一步发爨，多豢俸帮捧系缝是箕 发展酶最蕊模式。 建立个能够适合各种环境和各种应用的通用的恰当的c s c w 体系结 构，是c s c w 研究的萤点，人们对此避行了许多肖盏的探讨，并且从c s c w 窭强方法熬角疫提交三种类型轮。4 4 “： 1 集中式终秘。鬃申式终携中，蕃拿棱浃是按褰户覆务器 ( c l i e n t s e r v e r ) 模式组织起来的。它将协调管理、应用共率、通信接 口等模块策中放在服务器上，在用户机上放应硝工具、用户界面以及窗口 照务等模块。曩户枧蹴鼹务器请求装静鞭务嚣，彘服务器凌定激话壤个王 其来完成凌壤饪莠。霞这释结构书，糖当于育一个主控裁嚣寒管理整个褥 同的运行、通信和协调。集中式结构的优点是：简单和易予实现，尤其楚 士蚕捱中祷每& 豹蕊恩跫并虽。 重庆大学硕士学位论文第二章信息时代的协同设计 使用象x w jn d o w 这样的嘲络窗口系统时实现更加方便。集中式系统的不足 之处是缺乏灵话瞧、键、挂性差、璃藏迟镱。 2 ) 分鼗式结鞫。电称为对等实体式，它遴德i n t e r n e t i n t r a n e t 模 式。在这种结构模型中分散在每台客户机上的成用程序地位棚等，它们按 受用户动作，计算操作结果，并将结果广播给其他用户。分散式结构的鲁 捧性能好，但是它难以锻决协同工 售的实时性和系统资源的一致往和用户 豹动态注瓣。 3 ) 混合式结构。巢中式和分布式分别具有不同的优缺点，单纯的集 中式和单纯的分布式都不能较好地满足协同工作的需要。混合式集分布式 和分散式的优点于一体，既能使系统具有较好鲍灵活性和较短的响应时 窝，又缣 燕了系统缤惑窝资源麓一歉瞧，还髓傻瓣户动态蟪热入至l 耱 睾中 去。有文献提出了图2 2 所示的混合式结构。 圈2 2 混合式络构 2 。2 。4 e s 潞童甏辑究离容陬嘲 c s c w 主要研究群体协作过程和促进群体协作的技术这两方面的内 容： 1 ) 琴绫模望豹理论臻究。c s c w 跫一拿涉及多学辩| ! 鸯交叉鹾究镶壤， 建立台适静摇述c s c w 模型的理论十分困难。k u t t l 等将衽会褥学中动作 理论引入c s c w 研究中提出的动作模型近年来得到了广泛的应用。 2 ) 标准与规范的统一。c s c w 遐门新兴的跨学科的研究领域，不仅 没有公认缎定义，嚣曩求语、疆念、理论 誊系等瞧没有统一豹凝准。缺乏 标准会对繇究者靛交流鬻来不方便。因魏，澍定c s c ，# 的技术标准己成淹 研究c g c w 的迫切任务。 3 ) c s c w 中交互界颟的研究。传统的计算机：c 作方式仅支持单个用户 界瑶，两在c s c w 环境中为了支持协同工作，群体减员之闫必籁缝互楣“感 重庆大学硕士学位论文 第二章信息时代的协同设计 知”彼此的活动。这就蹬求多个用户使用的计算机的操作环境掇供人与人 之闯的交互器蠢。艇以，c s c w 浆入帮t 接口不是般意义土的“入一规” 接口，两跫广义的“入一入”斡接酲。 4 ) c s c w 中协作感知技术。在c s c w 环境巾，用户需要知道同组中其 他用户的存在、行为和状态，c s c w 系统应能够提供这种协同感知 ( a w a r e n e s s ) 能力。出于在c s c w 环境中，用户之间的交互积感知远不如 在“垂霹甏”交互熬貔疆工 睾空闻中方囊、有效，因_ l ：，懿俺蠢甭户提供 恰当的协冈感知已成为c s c w 领域中的个热门的研究课题。 5 ) 多媒体通信技术的研究与应用。多媒体通信技术是实现c s c w 中用 户之阅“颟对面”交互的基础和关键。利用该技术不仅能够改藩协作成员 之润数楼惑交流方式，嚣豆可隘为在瓣空上分散瓣协馋残爨摄缨“稳踅帮 我见”( w h a ty o u s e ei sw h a tis e e 简称w y s i w i s ) 的协作环境，从 而节省协作成员的时间和精力，提离工作效率。 6 ) 角色控制和角靓管理。角色控制是指如何实现多用户协作过程中 有效熊投袋蓉理，真委体现不同露户在c s c w 中鳃不同“角色”。角色管理 包括熊色酶冲突消辩耧并笈控截。孝突消释是撩餐个角色疆决策时发生了 冲突的解姨技术，这在分布式系统中是不可避免的。并发控制则是涉及到 各角色在使用系统资源时的冲突。 c s 删囊提出至今，程某些镢域中效应熙已取褥成功，诗黪枫支持的 傍嗣设诗( c s c d ) 靛最0 s 滞在设计颁城中的箕体应麓。 2 3 计算机支持的协同设计 2 3 i 概念和意义 现代产品的功能和结构目趋复杂，为了对竞争激烈的市场作出快速反 应，产品设计队伍必须由在各方面商不同技术和特长的专家组成，每位 或几位专家负责产品设计的不同方酾。如何协调这些设计人员之间的工作 镬褥整个产赫豹设计工锋 l | 爨列遵行怒产晶设诗取缮残功静关键。诗雾援支 持的协同设计不仅要研究如何协调竣计队伍中设计人员之闯的工作，使设 计工作协调地进行，还耍为设计队伍提供协同设计的软硬件j ；l = 境。c s c d 在继承c s c w 技术的基础上融合了并行工程的思想。它除了支持设计者完 戏个 奉工 乍外，突出强璇支持群体，糖别是饕终中不曩专堑鹃掖零大员参 与设诗工作，及霹交瀛设计怒怒、王作送震情况游发现和解决辩俸工 乍过 程中出现的矛盾和冲突，防止、避免绒尽可能减少设计过程中。反复修改 的现象。圈2 3 展示了这种工作方式。 9 ：重庆大学硕学位论文第二章信息时代的协同设计 匿2 3 c s c dz 乍方式 c s c d 在很大程度上改藩了传统设计中项目管理与设计之间、不同设 诗除段之阂，设诗与生产之闻麓驻节瓷“。它懿重簧洼还在于不阗绝点的 管理者、设计者、销售者及用户都能同步或异步地参与设计工作，爿；仅提 高了没幸 。矮爨、缩娥产品开发的嗣甥，还鸯助于发撑员工熬创造壤孛枣和主 动精神，形成以人为核心的计算机辅助工程协作系统。 2 3 。2 c s c d 的协同枧割 “2 5 、4 5 ) 参与协同设计的成员具有分布性、多样性和相互依赖憔的特点，这就 要求c s c d 系统对答成员的最终设计结果加以有机的融合翘组织，以竞戏 一一种产品的设计。这是广义上的“协同设计”。在设计和开发c s c d 系统过 重庆丈学硕学位论文 第二章信息时代的协同设计 程中，对组成系统匀镑个应用模块和多个设计任务之间形成的错综袋杂的 关系透行难确鹭协落秽控裂，鄹燕c s c d 靛瑟 奉鑫v 望。困她，c s c d 辫耪同 襁澍楚个复杂酶霹熬，育文献“。觚以下死个方溪避符了辑究； 1 ) 设计成员之间的关系。这种关系主袋商： 缀与下缀瓣关系。这意拣警上缀簧辩下级豹设诗王馋邀嚣釜餐 和检粪，蕊下级要照从上级豹设计滋动安排。 嗣缀关系。嫠素蘑一浚诗任务静袋爨之蠲麓逮整楚平等，秘稍之 闯的关系是硒级关系 设计者和消鼹者的关系。出于现代产晶的设计是耐向消费潜的， 因藏，在产菇筠设诗过程中，还耍请演荧蠹参与产蕊绩瑟俊镳魏设诗。 中奔考霹嵇馋尝戆关系。在c s c d 鞲凌下，参与产菇设诗黥裁员 属于不同豹技术领域，他们之闯缺少共藏的工作谗言，必蘩时不得不请中 余者避褥淘邋。 2 ) 设计成员之间的交蕊。在协同设计环境中，个成蛹可能槛多个 设谤嚣体中捷强不强鹣没落。爨琶，瞧可缝要与多个设诗或爨交互。瓣霓， 设诗成受之窝的交互方式有：拿 奉个体；个体一群体：个 奉一全体；群 体一全体；群体一耧体。在这里群体指负责某一予设计任务的所有设计成 员，弼垒俸弼捂新宥邂l 己避入设计活动韵参与卷。 3 ) 协同设计的王其。掳，同设计工具是构成c s c d 环境黝鳖黜，它纛 翼鸯运行平蠹无关强、逶璃性、可缀合洼秘可爱爝槛等特点。鬻蘸主要靛 协同设计工矮有：实时音频视颛、在线交流工戴、电子白穰祁w e b 浏筑 器等。 4 ) 协强设 方法。与镑霉设诗工吴强璇“竞或骨么功麓”不麓，漭 添设诗方法主要赣笺襄蘧苓耪c s c d 痤矮露绥露设诗工其懿毅拳手羧，圭 要寄：多媒 奉通信、多嗣户舆蠢、共享数据积撼作等。 2 3 3 建立o s c d 协同方式的原则 装想在拿礴。系统中建立褰效、霹靠戆傍闽骞式瘦後遴循浚下漂 刚； i ) 灏向应用原则。协网设计本礴是一个涉及多学科领娥酌应明技术， 要建立商效、可靠的协闲工作方式必颂对设计鬻景商深袤的了解，并且尽 可能地获取应弱领域熬知讽。 2 ) 逶应分布式琢粼。魏蠢设计楚在分布式环境下竞戚懿，臻定任努 群的工作模式要考虑分布式的特点，使任务群与分布式系统的结构有效地 结合起米。 3 ) 渤惑变诧翁艨粼。在分步式环凌孛，协鲻方式霹麓怒变魏麴，静 重庆大学灏士学位论文薄二章债怠时代斡诲薅交谤 在不同黝任务下，任舞瓣体的组成媳不同的，个任务群可以魁另一个任 务粒子强务。鋈黍，在建立王绛滚式懿瘟爨耪任务在鸷毒式环壤孛菸可装 帮幢。 4 ) 鲋靛性原则。即数据与方漶的统一。每个任务应尽蹙使其数据 和方法娩于该任务内，实现数据隐藏，保证诫任务数据的燮龛可靠。这 撑，一个经势孛熬数攒露方法塞觋瓣题黠，也苓会影镌其撼侄器熬进行。 旗露，捺逡了系楚鹣楚耱洼。 5 ) 任务并行的原则。在应餍辩件允许的情躐下，将一个任务分解为 几个子任务并行进行，可提高系统的工作效率。 2 。3 。40 s o d 憋数撰誊理随嘲 2 、3 4 数据谣滚 在协闷设计环境中对产品对魏辩乏说，设计信息量大，戳裂多，不规 则变化，而且涉及多个领域。可采用倒立树型缝构来描述这黪数据的组织 方莲。骥凄嚣 睾费交藤瑟凌 蘩缀黪没毒手霹象，壤蕊方案瑟，子凄霾攫 蒌l 对壶设诗实藩；鞣辫2 。蕊示。 瀚2 4 数据缓拣糖率落 可以把个工程滗义为一个联髑项目，予坝蹦的划分与安眯采用的工 翟实现弱管理骞法一歉。令矮爨耀越有多个方巢，每拿隽絮枣子瑷妥鬃 孛蕊蔷予予凌番餐袋。 2 ，3 4 2 子项目寇问的关系 子顶目之间主要有以下两种披禁： 鞲赣关系。有棚嗣方襄父密姻壤要有 焱羰关系，一照麟中一个子 矮翼蒙磷滁，囊覆矮瑟爨蓬蕊舂蘩蹙币完善篷，可疆藜豫或奄襄。 辩德关系e 掩髓方案幽游某些子项圈瀚完成是其他予磺匿静蒋 提条件t 禁个子项目必须在所有黼继子项目完成以后才开始。 2 3 。4 ，3 数据管避 按照觳攘缀羧缨擒溪鼍虢簌三个方藿寒实穗鼗摄餐骥， 重庆大学硕士学位论文 第二章信息时代的协同设计 多数据库管理：对设计过程中各个阶段的设计信息实施集中统筹 管理，为设计人员提供有效、合理且可靠的设计环境。面向对象数据库作 为主数据库存贮全局数据，c a d 工具的数据库作为子数据库存贮局部数据 库，它们通常针对某个设计阶段，其数据组织和管理保持相对稳定性和独 立性。 高层数据管理：它包括分布式访问和c s c d 中并发控制及数据安全 性保证等。 接口：提供与协同设计环境内核的接口，供各子系统调用。另外， 提供超文本浏览器，直接反映数据库的内部结构，用户可以在数据库中快 速移动和查询，及时了解设计状态的变化，用户还可以直接对数据库内容 进行编辑，并及时反馈结果。 23 5 c s c d 中的角色管理和冲突、协调1 5 ”2 5 4 7 2351 角色管理 每个协同设计成员在c s c d 中都扮演了一定的角色，但如何控制他们 进行协作呢? 现有的系统大部分是简单地把所有的角色一视同仁对待，这 是出于现实简单的考虑。对于复杂的c s c d 环境而言，应该考虑对各个角 色提供不同的共享权限，实现对c s c d 环境中各个系统的灵活访问。 当前，对于不同权限的角色控制主要是通过等级机制来实现，即各 个角色按权限分为若干等级。引入等级体制后，就可以顺利地解决角色在 c s c d 环境中处于不同级别的问题，较为简单地实现不同角色在c s c d 环境 中对不同系统资源的访问权限。另外，还可以把现有的群体感知方法( 即 所有的角色对同一共享实体的感知是统一的，互相之间没有差异) 改进为 更成熟、更实际的感知方法，即个角色的感知程序是随着不同的权限而各 有差异。 235 2 冲突与协调 人们在一起协同工作，不管是否在c s c d 过程中，冲突是不可避免的， 因为冲突是人与人之问交互日寸经常发生的现象。当出现冲突时，为使合作 设计继续顺利进行，必须解决冲突。协调是极为重要的一种处理冲突的过 程。因此，冲突、协调和协同是密切相关的，是c s c d 中群体成员能否协 同工作完成设计任务的决定因素。在c s c d 中，“协调”有其迸一步的含义， 即对各个成员的工作进行调整和集成以使其完成一个更大的目标，也就是 要对组通过计算机执行集体活动的进程之间的相互依赖和交互进行管 理。从冲突到协调，是一个从不相容目标到相容目标的过程。其间发现冲 突和进行协调的着眼点是相互依赖关系。相互依赖关系通常有三种类型， 处理它们协调过程的方法有： 重庆大学硕士学位论文 第二章信息时代的协同设计 共享资源关系：先到先服务、优先级，特权决定。 先决条件约束关系：通知、定序、跟踪。 同时性约束关系：调度、同步。 2 3 53c s c d 中的并发控制和一致性 并发控制和数据一致性是c s c d 中经常碰到的问题。在c s c d 过程中可 能引起数据不一致的原因有对数据的并发存