（纺织工程专业论文）纺纱工艺远程协同设计系统的研究.pdf

摘要 纺织产品与工艺设计是纺织生产过程中的主要环节之一。开展“i n t e m e t 环境下纺 纱工艺远程协同工作系统的研究”，主要是为建立纺织产品工艺设计及其加工公共服 务平台，实现一个集设计、生产和管理于一体的统筹资源信息管理平台，为中小型企 业提供信息服务和网络化服务的智能纺织产品与工艺设计解决方案。该项目得到了内 蒙古自然科学基金的立项资助。 以此项目为背景，论文在分析了国内外网络协同产品开发先进模式及其相关技术 的基础上，提出了适合自治区发展的纺织产品与工艺协同开发平台。论文详细的阐述 了远程协同产品开发系统的概念，分析了协同产品开发的特点，在此基础上，提出了 系统的模型，建立了纺织产品与工艺远程协同产品开发系统的总体框架、体系结构和 运行模式。论文着重研究了分布式数据库技术，以棉纺纺纱工艺设计为例，进行了远 程协同产品开发系统中的分布式数据库研究。本项目中的数据库采用b s 结构，即浏 览器朋艮务器结构，使棉纺纺纱工艺参数嵌入在分布式数据库中，在客户端输入特征 值，在服务器端查询案例。此系统利用远程协同工具，进行远程数据访问，实现网络 环境下纺织产品与工艺设计的信息化管理，有效解决企业信息共享性差， 生产管理 内部控制薄弱等诸多问题。 本论文重点以棉纺纺纱主要工艺为例。工艺设计人员通过工艺编号，查询相关的 工艺案例，并可以在纺纱工艺参数计算系统中通过对棉纺纺纱各主要工序相关参数的 选取及调用，实现工艺参数的优化，然后再利用远程数据访问和协同工具，使联盟企 业之间共同参与产品与工艺设计。本系统适用于棉纺企业，能够提高了企业的工作效 率，实现联盟企业之间的资源共享，降低了产品的开发成本，增强了企业的反映能力。 关键词：纺织产品；远程协同系统：分布式数据库；纺纱工艺 a b s t r a c t t h et e x t i l ep r o d u c t sa n dt h ep r o c e s sd e s i g n sa r et h eo n eo ft h ek e yl i n k so ft h et e x t i l e p r o d u c t i o n t h ep u r p o s et od e v e l o p t h er e s e a r c h e so nr e m o t ec o l l a b o r a t i v ep r o d u c t s d e v e l o p m e n ts y s t e mb a s e do ns p i n n i n gp r o c e s su n d e ri n t e r n e t i sm a i n l yt oe s t a b l i s ht e x t i l e p r o d u c t sa n dp r o c e s sd e s i g n sa n di t sp r o c e s s i n gp u b l i cs e r v i c ep l a t f o r m ，a n dt oa c h i e v ea n o v e r a l lp l a n n i n gr e s o u r c ei n f o r m a t i o nm a n a g e m e n tp l a t f o r mi n t e g r a t e dd e s i g n i n g ， p r o d u c t i o na n dm a n a g e m e n t ，a n dt op r o v i d ei n t e l l i g e n tt e x t i l ep r o d u c t sa n dp r o c e s sd e s i g n s o l u t i o n so fi n f o r m a t i o ns e r v i c e sa n dn e t w o r k i n gs e r v i c e sf o rt h es m a l la n dm e d i u ms i z e d e n t e r p r i s e s t h i sp r o j e c ti ss u p p o r t e db yt h ei m a r ( i n n e rm o n g o l i aa u t o n o m o u sr e g i o n ) n a t u r a ls c i e n c ef o u n d a t i o n t ot h ep r o j e c ti nt h eb a c k g r o u n d ，at e x t i l ep r o d u c t sa n dp r o c e s sc o l l a b o r a t i v e d e v e l o p m e n tp l a t f o r mt h a ts u i tf o rt h ed e v e l o p m e n to f a u t o n o m o u sr e g i o nh a sb e e nr a i s e d b yt h et h e s i so nt h eb a s i so fa n a l y z i n gt h ea d v a n c e dm o d eo fn e t w o r kc o l l a b o r a t i v ep r o d u c t d e v e l o p m e n ti n d o m e s t i ca n da b r o a d ac o n c e p tt h o r o u g h l ye l a b o r a t e da n dt h e c h a r a c t e r i s t i c so fc o l l a b o r a t i v ep r o d u c td e v e l o p m e n ta n a l y z e di nt h et h e s i s ，a n das y s t e m i c m o d e lp r e s e n t e d ，t h et o t a lf r a m e ，s y s t e ms t r u c t u r ea n do p e r a t i n gm o d eo ft h et e x t i l e p r o d u c t sa n dp r o c e s sd i s t a n c ec o o r d i n a t e dd e v e l o p m e n ts y s t e ma r ea l s ob u i l tu po nt h i s b a s i s t h ew e bd a t a b a s eo fd i s t r i b u t e do b j e c tt e c h n i q u ei se m p h a t i c a l l yr e s e a r c h e di nt h e t h e s i s ，a n d w e bd a t a b a s eo fd i s t r i b u t e d o b j e c t i nr e m o t ec o l l a b o r a t i v ep r o d u c t s d e v e l o p m e n ts y s t e m ( r c p d s ) i s r e s e a r c h e dt a k e nt h es p i n n i n gp r o c e s sd e s i g na se x a m p l e ， ab s ( b r o w s e r s e r v e r ) d a t a b a s es t r u c t u r ei sa d o p t e di nt h es y s t e me m b e dt h es p i n n i n g p r o c e s sp a r a m e t e r si n t ot h ed i s t r i b u t ed a t a b a s e ，t h ec a s e sc h e c k e do nt h es e v e r s i d e m e a n w h i l et h ep r o p e rv a l u ei n p u t t e do nt h ec l i e n t - s i d e r e m o t ec o l l a b o r a t i v ei su s e db yi n s y s t e mt oc a r r yo u tt h er e m o t ed a t aa c c e s s e sa n d t or e a l i z et h ei n f o r m a t i o nm a n a g e m e n to f c o t t o np r o d u c ta n dp r o c e s sd e s i g n ，a n dap l e n t yo fp r o b l e m so nt h ep o o ri n f o r m a t i o n s h a r i n ga n dw e a kc o n t r o li np r o d u c t i o nm a n a g e m e n t c o u l db ee f f e c t i v e l yr e s o l v e d t h ec o t t o ns p i n n i n gt e c h n o l o g yi st a k e na se x a m p l ee m p h a t i c a l l yi nt h et h e s i s r e l a t e dp r o c e s s i n ge x a m p l e sc o u l db ei n q u i r e d b yp r o c e s sd e s i g n e r s ，t h ep r o c e s s p a r a m e t e r sc o u l da l s ob eo p t i m i z e dw h i l et h e ys e l e c ta n dc a l lt h ep r o c e s sp a r a m e t e r sf r o m r e l a t e dm a i np r o c e s so fc o r o ns p i n n i n gi ns p i n n i n gp r o c e s sp a r a m e t e r sc a l c u l a t es y s t e m ， a n dt h e nt h ee n t e r p r i s ec o a l i t i o nc o o p e r a t e dt od e s i g np r o d u c ta n dp r o c e s sb yn s e r e m o t e d a t ai n t e r v i e wa n ds y n e r g i s m t h es y s t e ma p p l i e st oc o t t o ns p i n n i n ge n t e r p r i s e s ，i t c o u l db eu s e df o rc a s e sa sf o l l o w s ：t oi m p r o v et h eo p e r a t i n ge f f i c i e n c yo fb u s i n e s s ，t o a c h i e v er e s o u r c es h a r i n ga m o n ge n t e r p r i s e s ，t or e d u c et h ec o s to fd e v e l o p m e n to fp r o d u c t a n dt oe n h a n c et h er e a c t i o nc a p a b i l i t yo fe n t e r p r i s e k e y w o r d s ：t e x t i l ep r o d u c t s ；r c p d s ；d i s t r i b u t e dd a t a b a s e ；s p i n n i n gp r o c e s s 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得丞洼王些太堂或其他教育机构的学 位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 签字日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解云洼王些太堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权丞洼王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意 学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：删 签字日期：争曲g 年朗彤e l 翩躲取 签字日期：聋，) 月彳日 学位论文的主要创新点 一、设计并实现了纺织产品与工艺协同设计平台。在纺织业开展远 程协同纺纱工艺设计开发尚属空白，本文基于先进的并行思想和协同理 念，结合内蒙古自治区的实际情况，构建了一个可实现纺纱工艺远程协 同设计的平台系统，使不同的设计人员之间、不同的设计组织之间、不 同的部门工作人员之间实现了资源共享、实时交互和协同设计。 二、构建一个基于网络的纺纱工艺远程协同设计系统模型。纺纱工 艺远程协同设计系统的任务要求，构建了一个基于网络的多用户多任务 的分布式系统模型。 三、开发一个远程分布式数据库系统。运用计算机网络将分散在各 地的数据库连接起来并进行通信，很好地解决了地理上分布的、逻辑上 集中的数据库之间的数据集成和共享问题。 四、设计开发了棉纺企业的纺纱工艺设计软件。利用v i s u a ls t u d i o 2 0 0 3 开发平台开发一套棉纺纺纱工艺设计软件，纺纱工艺设计软件是协 同设计系统的核心内容，不仅支持多用户协同设计，还可以通过访问纺 织产品与工艺知识库，进行纺纱工艺参数的优化。 第一章绪论 1 1 课题研究背景 1 1 1 纺织企业的现状 第一章绪论 纺织工业是我国的传统支柱产业为国民经济发展作出了重要的贡献纺织工业 也是我国国际竞争力较强和国际依存度较高的产业叽加入o 后对我国纺织工业带 来了有利的一方面同时也产生了许多不利的方面，中国是世界纺织大国，但还不是纺 织强国。这就要求我们要认真研究对策，抓住入世的机遇迎接入世的挑战，加快由一 个纺织大国转变为纺织强国，提高我国纺织工业的竞争力，使纺织工业持续健康的发 展，这将对我国国民经济起着非常重要的现实意义和战略意义。 纺织行业属传统的制造加工业长期以来一直以太规模生产为主导，是劳动密集 型的产业。其特点为连续化、多机台的流水线作业，大批量、低成本生产。如今在新 的经济环境下，市场需求逐渐从产品导向转为客户导向，现代纺织企业面临着产品生 命周期缩短，产品的订货批量减少，订货品种增多，而产品的交货期却越来越短，生 产管理难度越来越大等问题，大规模的生产模式面临严峻挑战。在此形势下，为了提 高竞争实力，许多企业能够理性地分析自身需求，加大了信息化的投入。在全国纺织 行业中棉纺业实施的信息化建设占据了一定的比重。如图1 1 所示。 毛纺劳机服装化孬i 、f i i 一 图i - 1 信息化建设行业分布 f i gi - 1d i s t r i b u t i o n o f c o n s t r u c t e di n f o r m a t i o n 第一章绪论 1 1 2 存在的问题 企业信息共享性差管理方式和管理手段主要基于人工，各部门分别收集各自 所需的数据和资料，相互之间的信息交流只能通过报表传递，数据重复录入，统计工 作量大，浪费人力，效率低下，出错概率大，使得企业管理的计划、执行、反馈、处 理各职能之间不协调，不能适时地进行信息反馈。 工艺流程繁琐虽然目前纺织工艺设计由于数据库的应用已局部摆脱了繁琐、 重复的手工计算工艺的方式，但现有这种技术多是简单模仿设计人员的手工操作过 程，具体设计时还需要技术人员查找资料或利用自己的经验进行干预。因此，将人工 智能技术引入纺纱工艺设计，能使纺纱工艺设计专家的经验不受时间、空间的限制， 可使工艺设计更加快速、准确、合理。减轻了技术人员的工作强度，更重要的是在缩 短新产品开发周期的同时，避免了大量重复性工艺试验，从而降低了新产品开发的成 本，增强了纺织企业的市场反应能力，这对推动我国传统纺织企业的产业升级无疑具 有积极的作用。 工艺让步处理的盲目性严重影响着产品的交货期和质量的稳定性。生产计划 全由相关人员凭经验制订，控制手段差，不能及时准确地为生产计划提供信息，造成 生产时常脱节，物料代用，交货期延误等不良后果。生产管理的一些相关数据的一致 性、及时性和可靠性差，难以及时提供企业管理决策所需的信息和数据。 1 1 3 题目来源 由纺织企业的生产现状、特点及存在的问题可看出，开发一套纺纱工艺远程协同 设计系统势在必行。本课题来源于内蒙古自治区自然科学基金项目的一部分，项目的 目的是建立纺织产品与工艺设计及其加工公共服务平台。从而实现一个集设计、加工 和服务于一体的统一资源信息共享平台，为中小型企业提供信息服务和网络化的智能 纺织产品与工艺设计解决方案。它的实施应用，可使企业内部通过计算机网络形成一 个从原辅材料采购到成品销售及售后服务的完整供应链，可把市场的信息、产品的设 计、物料的采购、生产计划的安排、财务、营销、统计分析等各环节集成起来，在企 业内部形成资源共享、规范科学的经营管理，使企业物流、资金流和信息流的周转过 程合二为一，从而实现优化企业资源配置，提高管理水平和效率，实现计划、作业、 反馈环环相扣，以达到增强企业快速反应的目的。 2 第一章绪论 1 2 研究意义和目的 随着市场经济的发展和科学生产力的不断提高，纺织产品正在向舒适、功能、环 保和高智能方向发展。个性化、小批量、多品种、快交货的市场需求增大了传统纺织 企业的竞争压力，利用协同设计技术改造纺织产品的生产方式已越来越多地受到人们 的关注。然而这方面的理论与实践还比较少，已有的工作多局限于手工作业的计算机 化，无法满足产业升级的需要。纺纱生产的特点是工艺过程长，各类工艺因所用原料 不同，同时为得到不同性能和质量指标的最终制品所采用的加工方法也有差别，加上 影响因子间的高度非线性以及加工过程状态的波动性，因此完整准确的数学描述显得 十分的困难1 3 1 。 随着i n t e r n e t 网络技术的广泛使用与计算机支持的协同工作( c s c w ) 领域研究的 迅速进展，人们正在力求将i n t e r a c t 与c s c w ( 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 ) 技术相结合，开发出计算机支持的协同设计系统，以便在纺纱工艺设计的过程中充分 发挥不同领域的知识和专家的经验，协同高效地工作，从而产生出高质量的设计结果。 可以把“计算机支持的协同工作”( c s c w ) 定义为：地域分散的一个群体借助计算机及 其网络技术，共同协调与协作来完成一项任务。它包括协同工作系统的建设、群体工 作方式研究和支持群体工作的相关技术研究、应用系统的开发等部分。计算机支持的 协同设计( c s c d ) 是c s c w 的概念和技术在产品开发过程中有效应用。在信息化和数 字化的时代里，面对激烈的市场竞争环境，一个企业如何以团队精= o ( t e a mw o r k ) 和 信息技术缩短其产品的开发周期( t i m e ) 、提高产品质量( q u a l i t y ) 、降低成本( c o s t ) 和加 强销售服务( s e r v i c e ) ，是其自身生存和发展的关键之一。这己经超越了企业的工作人 员个人的能力和网络技术简单查询的功能。发展计算机支持的协同设计( c s c d ) - e 具 和系统成为一种必然的需求【4 l 。 作为纺织业信息化建设中的重要内容之一，协同设计、制造及技术管理对未来纺 织业及相关领域的发展起重要作用。尤其对于地处偏僻的内蒙古纺织业的生产运作方 式、物流规划、过程监控和质量管理等各个环节都将发生显著的变化。由于本研究 是基于互联网的，因此，企业可以共享来自远程服务器的资源，可以共享公共知识库 的内容，团队成员可以通过专门设计的通讯手段共享有益的见解和新思路、新概念与 新知识。拟研发的协同工作集成系统中，减少书面文案工作，减少同类技术工作的重 复性。该系统可提供一种以模块为核心的分布式产品数据管理系统模型一 d p d m ( d i s t r i b u t e dp r o d u c t i o nd a t am a n a g e m e n t ) ，使用它可以异地协同求解复杂问题， 合作完成产品设计。另外建立在i n t e m e t 基础上的快速反应系统可以使企业及时了解 市场需求，避免资源浪费。 第一章绪论 该解决方案可使企业更有可能快速研发出高技术含量且有创新意义的新产品；该 作业系统在纺织服装行业有着广泛的应用前景。可缩短纺织产品开发周期、提高生产 与管理效益，满足人们对纺织产品花色与款型快速多变的需要。 本课题是属于内蒙古自治区创新项目的一部分，项目目标是拟通过结合纺织工 程、信息、处理、人工智能原理等多项技术共同探讨一种协同设计环境下的工艺智能 设计的方法并结合企业实现工程应用。工艺设计的信息化工程实现了企业内工艺设计 的各项信息的共享和集成，工艺设计的智能化研究减少了设计中的盲目性和提高了设 计效率与质量。 1 3 本文解决的主要问题 纺织产品设计中的许多问题需要研究，其中包括产品设计、纺纱工艺流程、质量 检验、数据库的维护，权限管理等。为了实现访问纺织产品工艺流程的知识库，达到 优化参数的目的，根据不同优化目标，可选择如下方案：侧重于产品的开发周期。产 品的开发周期的快慢，直接影响到产品在市场上的竞争能力，为了缩短产品的开发周 期，本系统提供了适合缩短工艺流程的工艺设计模块。本系统将纺纱产品分类，建立 适合各种产品的最佳工艺参数组合数据库，从而减少试纺时间，缩短新产品、新工艺 的开发周期。 1 4 国内外研究现状 1 4 1 课题背景及相关概念 随着近年来计算机网络技术快速发展和日益成熟，协同设计活动突破了时间和空 间上的制约，逐步达到以计算机支持的协同工作为特征的高度并行、分布开放和协同 的工作模式。1 9 9 1 年a c m 通讯c o m m u n i c a t i o no f t h ea c m 以参与设计( p a r t i c i p a t o r y d e s i g n ) 为主题介绍了来自欧洲( 特别是北欧) 的研究和开发机构在机电系统设计中 如何将包括最终用户在内的多学科人员组织起来进行协同工作。国外在协同设计系统 研究和实践中处于领先地位的是欧美等国，这得益于他们在包括c s c d 内的c s c w 领域进行了较广泛的研究。 美国伯克利加州大学( u n i v e r s i t yo fc a l i f o m i aa tb e r k e l e y ) 的集成制造实验室在 美国国家科学基金( n s fn a t i o n a ls c i e n c ef o u n d a t i o n ) 美国国防先进制造计划代理 ( d e f e n s ea d v a n c e dr e s e a r c ha r o j e c t sa g e n c y ) 和福特汽车公司的资助下开展了一个 名为c y b e r c u t 的研究项目，建立了世界上第一个基于w 曲的设计和制造系统。美国 斯坦福大学的大型智能化网络化协同设计系统p a c t 项目，用于研究大规模分布式并 4 第一章绪论 行工程系统。 i o w a 大学i n t e m e t 实验室的k a n g 和g r a d y 等着眼i n t e m e t 环境下协同设计的研 究，提出了一个基于w w w 的协同设计系统总体结构，并加以实现，称为c y b e r v i e w ， 它采用v r m l ( 虚拟现实标记语言) 在浏览器下实现分布设计小组的协同浏览，产 品模型采用s t e p ( i s o 标准1 0 3 0 3 的a p p l i c a t i o np r o t o c o l s2 0 3 和2 1 4 ) ，他们做的主 要工作是实现s t e p 向v r m l 的转换、s t e p 向o o d b 存储以及v r m l 浏览器，缺 点是c y b e r v i e w 只能实现协同浏览，不能实现协同造型等进一步功能。 国外对基于i n t e r n e t 的远程协同产品开发系统的研究己经取得了一定进展，部分 研究成果已经转化为商品化软件或正在朝着商品化软件的方向发展。英国建立的 e d i n b e r g he n g i n e e r i n gv i r t u a ll i b r a r y ( 即w w w e e v 1 a c u k ) 1 2 2 1 网站提供工程设计、制 造需要的各种信息，在英国建立了基于w e b 的虚拟制造中心，为企业设计、分析、 制造等提供服务。 美国e a i 公司( e n g i n e e r i n ga n i m a t i o ni n c ) 推出e v i s c o r n 协同设计网站，提 供设计项目管理、设计信息管理、知识获取、网上会议等协同功能。根据s d l w 公司 和c i n c i n n a t i 大学对2 1 世纪产品设计技术的展望，以知识库、软件代理技术、w e b 技术为基础的智能设计与工程以及建立在多媒体、虚拟现实和网络会议上的协同设计 与工程都将是2 1 世纪设计领域的发展方向。 国内对c s c w 的研究开始于1 9 9 4 年，研究工作主要集中于研究多媒体群件 ( g r o u p w a r e ) 系统、基于a g e n t 的协同设计和工作流方面。中国科学院计算技术研 究所c a d 开放实验室的郭玉钒、林守勋对协同设计( c s c d ) 方面的基本概念、内 容进行了探讨、并对c s c d 的工作模式进行了研究，提出了建立高效、可靠的工作模 式的原则，以及建立工作模式的方法。南京理工大学的张友良、曹健、陆春进等研究 了协同c a d 的结构、c s c d 环境下的任务调度、合作与冲突消除、信息共享和交流， 还有版本管理等方面的问题。清华大学计算机科学与技术系的史美林、杨光信在其论 文中详细地讨论了一个实时协同设计支撑系统原型- - - - c o d e s i g n 的设计与实现中的若 干问题。 国内对协同设计技术的研究起步较晚，1 9 9 7 年底，国内有关单位和学者成立了 现代设计与产品研究开发网络虚拟异地合作设计组织，随后国家自然科学基金和 8 6 3 计划开始鼓励研究网络化设计与制造领域。现在国内有很多学者和企业正在掀 起网络化设计与制造的研究与应用热潮，华中理工大学杨叔子院士等在国家自然科 学基金资助下进行网络化制造方面的研究，提出了基于a g e n t 的网络化制造模式和 分布式网络化制造系统( d i s t r i b u t e dn e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e md n m s ) 。香港 理工大学李荣彬教授和同济大学张曙教授以香港和内地的产品设计、生产和销售协 作关系为背景提出了一种分散网络化生产系统( d i s t r i b u t e dn e t w o r k e dp r o d u c t i o n 第一章绪论 s y s t e md n p s ) 模式。重庆大学制造工程研究所所长刘飞教授在国家8 6 3 c i m s 主题 和重庆市科委资格助下，针对我国西部发展战略以及为了加强地方政府在网络化制 造合作中的作用提出了区域性网络化制造系统( r e g i o n a ln e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n g s y s t e mr n m s ) 模式等等。 在内蒙古自治区内，对于i n t e m e t 环境下远程分布式纺织产品协同开发系统的研 究开辟了区内纺织行业的空白。以异地协同开发为主要特征的敏捷制造企业联盟是二 十一世纪的主要生产模式，基于i n t e m e t 的协同产品开发技术是新经济时代企业快速 适应市场需求、提高企业竞争力的重要保障技术。作为一个新兴的研究方向，计算机 支持的协同产品开发技术正受到越来越多的重视，如今已经成为发展最快的研究方向 之一。 许多研究者从不同的角度对c s c w 进行了定义，下面是具有代表性且得到广泛 认可的定义：计算机支持协同工作( c s c w ) 就是研究协同工作( 包括人与人之间和人与 机器之间) 的本质和特征，利用各种计算机技术来支持一个群体，使其更好地协同完 成某一项有着共同目标的任务的新型分布式计算机系统。 1 4 2 计算机支持的纺织行业发展状况 计算机辅助设计一直是国内外专家学者研究的热点之一，利用计算机技术、自动 化技术、通讯技术解决工艺设计中的瓶颈问题，如相关信息流的实时传递和发布，工 艺设计信息的共享和有效管理，设计智能化、柔性化，纺织工艺设计的速度、效率和 质量等问题。下面总结了纺织智能设计的研究现状： ( 1 ) 综合手感预测。袁肖鹏等人运用灰色控制理论、建立织物几何结构参数与 织物综合手感值之间的灰色模型( g m ) ，探讨同一毛坯织物，经不同染整工艺加工的 全毛华达呢成品织物的质量，该模型的建立，使用常规测试的数据，可以预测织物综 合手感值，并进行了精度检验且获得很好的预测结果，为灰色模型在纺织界的应用提 供广阔的前景。该模型的目的是使得在没有条件经常做k e s 测试时，根据已有的历 史资料，可以对织物结构参数仅做一些常规的测试，获得织造缩率、成品缩率、轴心 线收缩率、经纱屈曲长度变异系数等观测型5 i 。该模型存在的问题包括：首先该模型 并没有考虑到染整工艺参数对织物综合手感值是如何影响的，如果该模型能把考虑的 因素包括染整工艺参数的话，那它对实际生产有更积极的指导意义；其次没有考虑染 料对其影响。 ( 2 ) 人工神经网络在手感评定中的应用。苏真伟等人就针对现有的手感评定方 法在识别准确性、客观性和适应性方面存在的问题，提出了用4 个检测模型产生手感 信号，利用b p 网络具有学习能力、联想记忆能力、归纳能力以及各种智能功能，并 6 第一章绪论 用b p 神经同路处理信号的具体方法和步骤。实验证明。b p 神经网络具有较好的自 适应模式识别能力和容错性，适应性很好。1 5 - 1 0 l ( 3 ) b p 神经网络预测织物折皱性能的应用。杨晓波等人采用改进的b p 神经网 络客观评定织物的折皱等级，网络结构均采用3 层结构，输入样本经b p 网络学习训 练后，很快达到很小的误差收敛，从而验证了评价的准确性和可靠性，其中最小误差 为0 0 0 2 t i 。 计算机支持的协同产品开发技术至今已成为发展最快的研究方向之一。主要集中 在以下几个方面： ( 1 ) 建模理论的研究。包括概念、协作机制和协议、体系结构和协作工具等。 目前的研究尚未形成统一的结构框架和系统工作机制。 ( 2 ) 人工智能在纺织中的应用。近十年来国内外对织物服用性能预测技术发展 很快，基本上可以分为三类，即灰色理论、回归分析及人工神经网络技术应用于织物 服用性能质量预测，它们都只是对织物的某些性能指标进行预测，至今纺织品加工智 能工艺协同设计和质量预测技术在纺织加工过程中还较少应用。 ( 3 ) 冲突与协同控制。协同产品开发工作是有多人参与的一项群体活动，有“协 同”就必然有“冲突”，所以有必要进行一定的管理和控制。此外，群体协同工作的活 动往往具有地域性和历史性等特点。这些都需要系统提供相应的管理和控制功能如身 份确认、冲突协调、历史文档资料存储与查询等。 1 5 研究内容 本课题的主要特点是属于软件技术的开发与应用，其内容是了解现有的纺纱工艺 设计的业务模型，在此基础上实现工艺设计及其相关系统的信息化管理系统的设计与 开发，从而实现数字化信息平台的建设。然后运用人工智能的技术部分实现智能化设 计的要求。因此本课题的主要研究内容有： ( 1 ) 纺织产品与工艺设计。研究现有纺织企业的工艺设计业务和纺纱工艺设计中 特有的领域知识，熟悉以前的单独信息化模块，并讨论其可行性和改进方案，在此基 础上，分析和建立纺织企业工艺设计的业务模型。 ( 2 ) 数据库设计。详细阐述了远程协同产品开发系统中的纺纱工艺设计的实现方 法和纺织产品设计中织物组织设计图的生成。包括数据库的动态设计思想、实现过程 和数据库的实施。 ( 3 ) 研究并掌握n e t 环境下基于w e b 的信息系统的开发技术，构建基于n e t f r a m e w o r k 和分布式三层开发结构的信息系统，包括工艺设计信息获取、工艺单制作、 质量检验等系统的数据库设计、中间层和表示界面的开发。研究从开清棉、精梳、并 7 第一章绪论 条、粗纱、细纱等各个制造工序的各个参数的对应关系，采用人工神经网络的原理， 构建输入、输出关系，建立一个能适当地、自学习地描述该系统特征的数学模型。 ( 4 ) 研究纺纱工艺设计中基于规则和经验公式的设计计算，并在系统中实现设计 计算的自动化。其内容结构图如下所示： ”艺瞥范例“ 扬。一。一；。“。， ； 锄，、剁 噌“”2 ”咩 7 旺配1 茹 一 一 参数袭习 ，鬣二：二t ，= 。：二；、 匿确定工艺路线i f ：模糊叠芸一垆! 黩，。矧f ，-7 荔j h 【计算各项i ：艺参数! 哆 秘 | 初步方案 i l 一，。：， 。；捌 - 一一 一一， 一 舸肼$ 呓r 一r 呦溯黝捌施毖旌 匕，：二：j 图i - 2 纺纱工艺设计专家系统的总体结构 第二章纺纱工艺远程协同设计系统功能 第二章纺纱工艺远程协同设计系统功能 2 1 产品协同设计的定义 。协同( c o l l a b o r a t i o n ) 一词最早出现于1 8 6 0 年，以往常与合作( c o o p e r a t i o n ) 、协力 ( c o o r d i n a t i o n ) 等交相混用，然三者之意义不尽相同。它是指大家为了一个共同的目 标，一起合作，去解决问题并达成既定之目标，常用于形容较高阶的活动行为，如设 计等。 协同设计系统基本上是希望藉由协同合作的方式设计出更符合消费者需求的产 品，它其实是同步工程j 概念的延伸。协同设计系统可以让涉及产品发展过程中的 所有相关人员，包括设计者、制造者、供应商、行销人员等，都可以同畴参与产品的 开发，并相互沟通讨论，不受地理位置之限制，即使身处不同地点的相关人员，亦可 以经由网络的连接，同时进行产品的设计与修改。 产品协同设计涵盖一切非连续性制造的产品。它从企业内部的产品开发同步工 程j ，向外扩展到供应链上下游企业间的f 协同产品设计j ，这项技术使得产品开发成 本降低、研发期缩短，同时也提高企业的竞争力。更重要的是，协同设计系统同时也 能让顾客参与产品设计，研发出完全客制化的产品。 2 2 纺纱工艺远程协同设计系统的开发模式 纺织产品的开发过程一般是根据客户订货合同组织生产。其生产不会是主动性 的，基本上是一种承接式生产【2 】，用户向纺织产品设计公司提交要求( 产品的外观要 求、结构上的要求或其它一些特殊个性化的要求等) ；工艺设计部门根据用户需求进 行产品设计，然后就是交与生产车间生产，制造用户需求的产品。 目前在我国，纺织产品开发流程更多体现一种传统的产品串行开发模式，这种串 行开发模式，即先根据工艺设计者的经验进行小样设计，然后由制造工程师进行工艺 规划，最后交付车间进行加工，加工进行实验，根据得到数据对产品的设计进行评价， 如发现问题则进行相应的改进。由于在设计过程中不能很好地考虑用户需求、加工、 生产、支持、计划等，并且缺乏相应的技术手段，使设计出的产品存在不能完全满足 用户需求等种种现象。设计的合理性只要通过试纺知道，制造的缺陷只有通过反复修 正来纠正。 随着计算机及其网络技术、自动化技术、信息技术、先进制造技术等在纺织生产 中的应用和飞速发展，这种传统的设计与生产的模式的弊端正在得到改善并有望消 9 第二章 纺纱工艺远程协同设计系统功能 除。其中协同设计与仿真技术、网络制造和并行工程思想等先进技术及思想哲理的出 现和应用更是加速了纺织生产研究的新步伐，同时也为纺织产品提供了新的研究课 题。 2 3 纺纱工艺协同设计与系统功能框架 2 3 1基于网络的纺纱工艺协同设计框架 纺纱工艺协同设计系统的构建需要考虑设计任务的规划和分解；设计成果( 包括 协同过程中生成的文档等) 的共享：设计冲突的检测和消解：访问控制，存储和传输 安全；白板、论坛、应用共享和网络多媒体会议等交流工具【1 2 】。图2 - 1 是本文提出的 实现纺纱工艺网络化协同开发的原型系统图。 ；囡图圈圆圈口； ；i i l l l i l l l i d i li ,岫i 一一 一一一一l - 瞒 瞒魄产i 蚺修 1 产 l a 篙 t 量生产 同 品设计i 设计 i 品c e z 扛 等 。 。一了fl 。l ic a d , c a w c a m 坪峻i 土 蚺同产品一定项目用户 工作 聃同变五工兵 t 生t 皇检翻并废兕一t 蠢 崔 曩 是电 螽 翼 嫂日 空于 变 吐 皮堆一 f 一反馈 童记白l 哦矾坛扳 伴 i 一 jl tt 1 r i 蕾f 分膏歧舛簟菥嚏c o r b a 的中问件 。l 】p 。：i 。= 上：。 l 舶狮r t 血毛嘶m 适强两绮窜f 馕( 【h i x p c 商d 靠脚l n t ) 厂$、f 毒 (，r f 、r 0 1r1 、 l 一一 产品t i e 摩 威五隹事l 盛 于岛氆台墨如识砖 s i 爱务嚣 一 图2 1纺纱工艺协同设计与仿真总体 魄在夤臂毫寇 蚺同工f i 废厨层 - 瞒同艇彝瞥詹 - - 铁心功麓蕾鬈屠 总体上为四层的客户机服务器体现结构，分别为协作盟员管理层、协同工作应 用层、协同服务管理层和核心功能数据层。 ( 1 ) 协作盟员管理层：主要是管理参加注塑模项目开发的各成员单位或部门： ( 2 ) 协同工作应用层：包括产品方案、详细设计、产品数值模拟和纱线生产仿真 等应用模块【1 3 j 。它为研发人员和专家提供产品设计、产品工艺分析、方案设计与详细 设计的应用功能，这些模块通过统一的用户界面与用户交流，可以为客户端进行分布 配置： 1 0 第二章纺纱工艺远程协同设计系统功能 ( 3 ) 协同服务管理层：作为工作应用层与服务层之间的中介，提供协同产品数据 管理、项目管理和协同交互工具等，协同服务管理层为同时适用于结构化和非结构化 的应用环境，应采用分布式对象标准c o r b a 和组件技术，并加上事务服务器强大的 管理功能； ( 4 ) 核心功能数据层；提供分布式数据库、数据通信、网络互连以及i i s 服务等功 能和协议，在物理上有计算机网络，公共数据库服务器等组成。 2 4 协同设计系统的关键技术 在开发纺纱工艺协同设计系统时，涉及的问题相当广泛，完整地表达协同设计所 涉及的技术比较困难。针对纺织产品的特点，认为下列技术对系统的开发是比较关键 的：协同者之间的通讯( 协同交互工具) 、信息共享、协同产品数据管理和协同可视 化界面等。 2 4 1 协同交互工具 基于网络的协同设计与仿真系统要求运行环境为不同工作模式提供相应类型的 通讯服务，支持多媒体通讯，允许进行音频、视频、图像、文字和数据的传送；支持 不同形式的通讯，如：同步实时通讯和异步非实时通讯：支持不同媒体信息间的转换。 2 4 2 协同开发信息共享和管理技术 信息共享是协同工作的基本任务，只有提供方便可靠的信息采集、访问、修改和 删除机制才能促进成员之间的协作活动。具体来说就是：提供运行在不同操作平台上 的不同应用程序对数据的存取和交换，例如对应电子邮件实现不同文档格式的转换： 支持分布成员、信息资源以及当前活动信息的信息收集、信息评估和信息结论过程， 不同过程有不同的访问方式；支持用户了解当前使用信息被其它用户同步使用时做的 更改【i5 1 。在整个协同开发过程中注塑模项目管理就显得尤为重要。 2 4 3 协同产品数据管理 网络化协同开发过程中，会形成大量的与产品相关的数据：文本、表格、图形( c a e 流动模拟分析) 、图纸文档、产品模型和多媒体等多种格式。对这些数据对象的处理 过程十分复杂，并且对可靠性和安全性有很高的要求。将有关的开发设计、制造的信 息存储在公共数据中心，统一协调、管理，通过数据中心对各职能企业的授权实现对 数据的存取，实现数据与资源的共享【1 6 】。 第二章 纺纱工艺远程协同设计系统功能 2 5 原型系统开发及其初步实现 系统结构直接影响协同设计的能力、效率以及设计的可管理性。本课题从层次角 度，综合考虑系统的时变性、可管理性、开发性以及伸缩性，系统的开发及其实现基 于w i n d o w s 2 0 0 0 和v i s u a ls t u d i o n e t 平台，并采用功能强大的v c + + n e t 程