（计算机软件与理论专业论文）协同设计中基于工作流的审图管理系统研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 贾 摘要 协同设计是计算机支持的协同工作的概念和技术在产品开发过程 中的应用。必须在对协同设计进行分析的基础上，结合计算机支持技 术，来建立协同设计系统。 审图是设计过程中的一个重要环节，是保证设计有效和正确的重 要手段。协同设计系统改变了人们传统的设计方式和手段，因此在协 同设计环境下，传统的审图方式已经不再适用，必须在协同设计环境 中建立一个电子审图管理系统。同时，审图的工作流程具有典型的工 作流特征，这样，可以基于工作流技术来设计和实现审图管理系统， 从而实现对审批流程的集成管理，达到提高管理水平和工作效率的目 的。 本文在深入分析面向网络化制造的协同设计的基础之上，对协同 设计中的审图作了充分地研究，并基于工作流技术对审图管理系统进 行了设计和开发。主要内容包括： ( 1 ) 在企业调研的基础上，对面向网络化制造的协同设计作了充 分的研究和分析，给出了协同设计系统的功能结构设计和体系结构。 ( 2 ) 对协同设计中的审图作了深入的分析，包括审图流程、审图 与关联模型等，并简单介绍了工作流管理技术。由此，指出基于工作 流技术来设计和开发审图管理系统的意义。 ( 3 ) 根据对审图的分析，确定了审图管理系统的逻辑模型，并给 出审图管理系统的工作流模型设计：其中包括过程模型、组织模型和 工作流相关数据三部分。 ( 4 ) 基于工作流技术完成了审图管理系统的总体设计和详细设 计，其中基于关系数据库实现了一个轻量级的工作流引擎。 ( 5 ) 完成了审图管理系统的编程实现，介绍了系统的软件体系结 构、开发平台、关键功能模块的详细设计和实现，并举出系统的应用 实例。 关键词：协同设计：审图；工作流；关系数据库管理系统 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t c s c d ( c o m p u t e rs u p p o r t e dc o l l a b o r a t i v ed e s i g n ) i st h a tt h ec o n c e p t a n dt e c h n o l o g yo fc s c w ( c o m p u t e rs u p p o r t e dc o l l a b o r a t i v ew o r k ) a r e a p p l i e di nt h ed e v e l o p m e n tp r o c e s so fp r o d u c t s c s c ds y s t e mm u s tb e b a s e do nt h e a n a l y s i s o fc s c du s i n gt h e t e c h n o l o g y o f c o m p u t e r s u p p o r t i n g d r a w i n g c e n s o r i n gi s a r l i m p o r t a n ts t e pi nt h ed e s i g np r o c e s s ，a n di t i sa ni m p o r t a n tm e a n so fe n s u r i n gt h ev a l i d i t yo fd e s i g n c s c ds y s t e m c h a n g e st h ec o n v e n t i o n a lm o d ea n dm e a n so fd e s i g n ，s ot h ec o n v e n t i o n a l m o d eo f d r a w i n g c e n s o r i n g d o e sn o t a p p l y a n da ne l e c t r o n i c d r a w i n g c e n s o r i n gm a n a g e m e n ts y s t e mm u s tb ee s t a b l i s h e d u n d e rt h e c i r c u m s t a n c e so fc s c d o nt h eo t h e rh a n d ，t h ef l o wo f d r a w i n g c e n s o r i n g i sc h a r a c t e r i s t i co f t y p i c a lw o r k f l o w , s od r a w i n g - c e n s o r i n gm a n a g e m e n t s y s t e m c a nb e d e s i g n e d a n d i m p l e m e n t e d b a s e do nt h ew o r k f l o w t e c h n o l o g y , w h i c hc a nr e a l i z et h ei n t e g r a t e dm a n a g e m e n to ft h ef l o wo f d r a w i n g - c e n s o r i n g a n di m p r o v et h em a n a g e m e n ta n dw o r k e f f i c i e n c y i nt h i st h e s i s ，t h ed r a w i n g - c e n s o r i n gi nc s c di sr e s e a r c h e di n t ow e l l o nt h eb a s i so f a n a l y z i n gn e t w o r km a n u f a c t u r i n go r i e n t e dc s c dw e l l ，a n d a d r a w i n g c e n s o r i n gm a n a g e m e n ts y s t e mi sd e s i g n e da n dd e v e l o p e db a s e d o nw o r k f l o w t e c h n o l o g y t h em a i nc o n t e n t sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) o nt h eb a s i so fi n v e s t i g a t i n ge n t e r p r i s e s ，n e t w o r km a n u f a c t u r i n g o r i e n t e dc s c di sr e s e a r c h e di n t oa n da n a l y z e dw e l l ，a n dt h ed e s i g no f f u n c t i o ns t r u c t u r ea n da r c h i t e c t u r eo fc s c d s y s t e ma r ep r e s e n t e d ( 2 ) t h ed r a w i n g - c e n s o r i n gi nc s c d i s a n a l y z e dw e l li n c l u d i n gt h e f l o wo fd r a w i n g - c e n s o r i n g ，t h er e l a t i o nb e t w e e nd r a w i n g - c e n s o r i n ga n d r e l e v a n c y m o d e le t c ，a n dt h ew o r k f l o w m a n a g e m e n tt e c h n o l o g y i s i m r o d u c e d b r i e f l y t h e nt h es i g n i f i c a n c e o fd e s i g n i n ga n d d e v e l o p i n g d r a w i n g c e n s o r i n gm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e d o nw o r k f l o w t e c h n o l o g yi s j n d i c a t e d 题南交邋大学磷士研究擞学位论文第1 i i 葭 ( 3 ) o n t h eb a s i so fa n a l y s i so fd r a w i n g c e n s o r i n g ，t h el o g i c a lm o d e l o f d r a w i n g c e n s o r i n gm a n a g e m e n ts y s t e m i s e s t a b l i s h e d ，a n d i t s w o r k f l o wm o d e li s d e s i g n e d ，w h i c hi n c l u d e st h r e ep a r t s ：p r o c e s sm o d e l ， o r g a n i z a t i o nm o d e la n dr e l a t e dd a t ao f w o r k f l o w ( 4 ) b a s e do nw o r k f l o wt e c h n o l o g y ，t h eg e n e r a ld e s i g na n dd e t a i l e d d e s i g no fd r a w i n g c e n s o r i n gm a n a g e m e n ts y s t e mi sa c c o m p l i s h e d ，a n da w o r k f l o w e n g i n eo fl i g h tw e i g h t i sr e a l i z e db a s e do nr d b m s ( 5 ) t h er e a l i z a t i o n o fd r a w i n g - c e n s o r i n gm a n a g e m e n ts y s t e mi s a c c o m p l i s h e d ，t h es o f t w a r ea r c h i t e c t u r e ，d e v e l o p m e n tp l a t f o r m ，d e t a i l e d d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n o ft h i s s y s t e m a r ei n t r o d u c e d a tl a s tt h e a p p l i c a t i o ne x a m p l e s a r eg i v e n k e y w o r d s ： 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 v e d e s i g n ( c s c d ) d r a w i n g c e n s o r i n g ；w o r k f i o w ；r d b m s 两南交通夫学颂士研究生学位论文第1 黄 第l 耄绪论 现代社会中，以人们协同工作方式为背景，随着计算机和通信技术的发 展和融合，人们提出了“计算机支持的协同工作”的概念( c o m p u t e r s u p p o s e d c o l l a b o r a t i v ew o r k ，c s c w ) 。c s c w 是磷究嚣髂磐露_ i 终，搽毒李各鼹技术懿 何支持群体活动的个新的研究领域，它为协同设计( c o m p u t e rs u p p o r t e d c o i l a b o r a t i v ed e s i g n ，c s c d ) 的实现提供了有力的环境和技术支持。审图怒 协同设计过程中的一个重要环节。在c s c d 环境下，审图必须脱离传统的自图 窜圈方式，建立一个符合蛰霜竣计瑟求静电子窜霾管理系统，露于2 0 辇纪 8 0 年代中期发展起泉的工作流技术为实现对审批流程的集成管理提供了先 进的手段。本章首先介绍了协同设计、审图和工作流技术的潦本概念和研究 现状，然睡指出论文的簪 究鸷最秘意义，从纛弓l 惑论文鲍主要工作。 1 1 基本概念和研究现状 当前，世界制造业竞争的焦点已变为如何抓住市场机遇，迅速组织 全国乃至全球范围的创造力资源，快速开发新产品，并有效调动生产系 统，将产品推向市场。产品开发手段的创新已成为企业赢得竞争的有力 手段。首先，现代产品的复杂性使产品开发需要多人的协作和参与；其 次，对产品功能的提高需要创新的开发方法和手段，需要开发者靠智慧 和知识去创造；第三，产品和产品开发的社会性要求人们能在全球范围 内组织和利用资源，快速推出新产品：第四，产品及其应用过程中产生 的经济社会效益，使人们不仅要考虑产品开发的投入，更要考虑产品运 行和管理过程中的各种支出，关心产品全寿命周期的支出和效益；第五， 随着经济全球化和信息技术的迅猛发展，企业环境发生着深刻变化，跨 行业、跨地区、跨国家的协作和联盟企业迅速发展，信息技术的广泛渗 透已使产品开发手段的组织管理模式发生了革命性的变革。 协同设计是计算机支持的协同工作的一个典型应用1 2j i ，它是指在计 算机的支持下，各个成员围绕一个项目进行设计，各自承担相应的部分 设计任务和并行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1 2 l 。协同设计是面向任务的，最终的目的是需要通过分工与协作 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 来高质量地完成设计目标。 协同设计技术将计算机技术、多媒体技术和网络通信技术与先进制 造技术相结合，支持时间上分离、空间上分布、工作上互相依赖的协作成 员协同工作，使工作群体成员在异地分布的网络共享环境下协同工作、交 互协商、分工合作，并行协作开发同一产品，共同完成设计任务，从而最大 限度地缩短产品的开发周期。体现了信息时代工作方式的群体性、交互 性、分布性和协调性的客观需求，是国内外计算机工程应用研究中最为活 跃的前沿方向之一。目前协同设计系统的开发主要处于原型系统开发阶 段，文献 4 开发了一个基于w e b 的异地协同设计制造系统e c w s ，该系统 以支持异地实时协同设计制造为目标；文献 5 开发了一个可以实现实时 协同的原型系统c o d e s i g n ，该系统以完成信息的方便采集和表示、支持 信息交流和共享为基本要求；文献 6 开发了一个基于复制式应用程序共 享技术的协同式计算机辅助系统c o o p c a d ，该系统的两大模块为网络信息 服务和协同工作服务，其中信息服务为网上用户提供信息查询和资源共 享服务，协同工作服务为群组间提供异步协同手段和为群组内提供实时 协作手段；文献 7 开发了一个支持设计的c s c w 系统，该系统提供支持 计算机辅助设计和计算机辅助软件工程的协同工具：文献 8 开发了一个 基于w e b 的协同设计原型系统，该系统主要通过对设计过程中的数据进 行管理，以支持身处异地的人员之间有效地进行数据获取和交换以及信 息交流。集成化、网络化和智能化是现代c a d 技术所追求的功能目标【2 j ， 以c a d 系统为基础开发协同设计系统也是协同设计系统开发的一个方向 9 ，我们提出了一个协同设计系统体系结构，并已经开发完成一个协同设 计平台f i o 。 协同设计必须面向整个设计过程，必须保证整个设计过程中各种设 诗受琶部麓方侵造参与汝同工作。获警言萋企照镶磅霹舞，一个完整盼设 计过稷一般包括概念设计、结构设计、详细设计、审圈、工蕊和制造等， 每霾俸为没诗j 蘧程孛瓣重要强警，是绦证莰诗歪蘧豹重要事莰，是设计 成功的重要保障，历来都受到各个企业的重视。一张图纸如果没有经过 宰援，在金盟中是不允诲送行落续魏稿关工终流程熬，如工蕊、期逸等。 同样，审图过程也需疆经过几个环节。从企业调研知道，般有校核、 嫁猴化、审核秘批准等遥个除段，各个玲段郝有严格熬滚稳控制，赡校 西南交通大学硕士研究生学位论文 第3 页 核和标准化两个阶段最先进行，并且可以交叉，而审核必须在校核和标 准化通过之后，批准是最后一个环节，并且必须在审核通过之后才。能进 行，各个审批环节的参与角色都不样，在整个审批过程中他们的相关 权限也不一样。 从调研可知，当前企业的审图都是基于白图审批，即设计人员在完 成设计后，将图纸打印成白图，然后交给相关审批人员进行审批，如果 该设计有什么问题，则审批人员直接在图纸上进行圈阅或批注以表达审 批意见并签字，然后再返回给设计人员进行修改。当所有审批流程通过 后，将图纸晒成蓝图以作为正式的图纸存档和转给下游人员，如工艺、 制造等。在这种传统的工作方式下，审图人员需要在设计图纸全部完成 以后才能开始进行审批工作，当某张图纸出现设计问题时，很可能涉及 到很多张图纸都需要修改，这样就会出现返工量大、审批周期长等问题， 从而影响了整个设计进度，造成物质资源和人力资源的极大浪费。另外， 当前c a d 技术逐渐在企业中得到推广和应用，绝大部分企业基本上甩掉 了图板，但审图工作却仍旧没有实现电子化，审批人员仍旧需要打印出 白图进行审批，这也严重影响了企业信息化的进程。 协同设计作为一种全新的设计方式，其工作需要在计算机及其网络 支持下完成。当前企业信息化是企业的迫切需求，协同设计系统在企业 中的应用是企业信息化的重要内容。审图作为协同设计过程中的一个重 要环节，必须脱离传统的白图审图模式，建立一个符合协同设计要求的 审图管理系统，从而来支持整个协同设计过程。 工作流是针对工作中具有固定程序的常规活动而提出的一个概念。 通过将工作活动分解成定义良好的任务、角色、规则和过程来完成执行 和监控，达到提高生产组织水平和工作效率的目的。工作流技术为企业更 好地实现经营目标提供了先进的手段。显然，审图的工作流程具有典 型的工作流特征：各个不同的企业的审图流程不尽相同，图纸的文件格 式和处理方式也都有各自的特点。这样，可以基于工作流技术来设计和 实现审图管理系统，从而实现对审批流程的集成管理，达到提高管理水 平和工作效率的目的。 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 1 2 论文的研究背景与意义 本文的研究内容属于围家8 6 3 计划课题“基于知识的异地协同设计技 术研究”( 课题编号：2 0 0 2 a a 4 1 1 2 1 0 ，起始时间为2 0 0 2 9 2 0 0 4 9 ) 。该课 题针对制造业创新和快速开发的需要，面向制造业产品设计过程，构建 产品设计模型和产品的设计过程模型；研究工程知识的表达和应用体系： 开发基于知识的异地协同设计平台，形成异地协同设计环境；建立“基 于知识的异地协同设计平台”与国家关键技术产品“三维c a d 系统”的 联结，使其成为以三维c a d 为核心的数字化设计系统的创新设计工具； 结合以成德绵为核心的区域网络制造工程的实施，开发基于知识的异地 协同设计应用平台，实施区域异地设计制造应用工程。 此课题由西南交通大学、四川省制造业信息化生产力促进中心等单位 联合承担，对协同设计及其系统作了分析和研究，开发了一个基于知识 的异地协同设计平台，并实现了与成德绵网络化制造和a s p 服务平台的 集成。其中，审图是设计过程中的一个重要环节，审图管理系统是该协 同设计系统的一个重要组成部分。 审图是设计过程中的一个重要环节，是保证设计有效和正确的重要 手段。协同设计系统改变了人们传统的设计方式和手段，因此在协同设 计环境下，传统的审图方式已经不再适用。必须脱离传统的白图审图方 式，建立一个符合协同设计要求的电子审图管理系统。同时，审图的工 作流程具有典型的工作流特征：各个不同的径业的审图流程不尽相同， 图纸的文件格式和处理方式也都有各自的特点。这样，运用工作流技术 设计和实现审图管理系统，可以实现审图管理系统中应用逻辑和过程逻 辑的分离，在不修改具体功能模块实现方式的情况下，通过修改( 重新 定义) 过程模型来改变和添加系统功能，实现对审批流程的集成管理， 有效地把人、信息和应用工具合理地组织在起，提高软件的通用性和 灵活性，发挥系统的最大效能。 1 3 论文的主要工作 论文瓣主簧工 每翔下： 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 1 研究面向网络化制造的协同设计系统 在企业调研的基础上，对面向网络化制造的协同设计作了充分的研究和 分析，给出了协同设计系统的功能结构设计和体系结构。 2 研究协同设计中的审图 对协同设计中的审图作了深入的分析，包括审图流程、审图与关联模型 等，并简单介绍了工作流管理技术。由此，指出基于工作流技术来设计和开 发审图管理系统的意义。 3 基于工作流技术完成了审图管理系统的分析和设计 根据对审图的分析，确定了审图管理系统的逻辑模型，并给出审图 管理系统的工作流模型设计：其中包括过程模型、组织模型和工作流相 关数据三部分。基于工作流技术完成了审图管理系统的总体设计和详细 设计，其中基于关系数据库实现了一个轻量级的工作流引擎。 4 实现审图管理系统 完成了审图管理系统的编程实现，介绍了系统的软件体系结构、开 发平台、关键功能模块的详细设计和实现，并举出系统的应用实例。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 第2 章面向网络化制造的协同设计系统 协同设计是c s c w 的概念和技术在产品设计与开发过程中的应用，我们 的协同设计系统架构于区域网络化制造平台之上，而审图是协同设计过程中 的一个重要环节。本章讨论协同设计的概念，分析了面向网络化制造的协同 设计系统的需求，给出了协同设计系统的功能结构设计和体系结构。 2 1 协同设计的概念 2 1 1 计算机支持的协同工作 计算机支持的协同工作这概念最早是在1 9 8 4 年由美国m i t 的i r e n e g r e i f 翔原d e c 公司的p a u lc a s h m a n 等在接述她们所组织的有关妇氯爆计算 机支掩来自不间领域与学科的人们共同合作的课题时提出的。 学术界关予c s c w 先后育不同的墩艇，顾辫忠给出了些商代表性的定 义撬，例如： g r e i f 在介绍c s c w 的一个重要文集中曾定义c s c w 为“个关于计算 视在群体工作( g r o u pw o r k ) 中的角截静独将豹研究领域”1 1 3 。g r e i f 关于 c s c w 的定义强调了“群体”是分析c s c w 的核心，计算机怒实现工具。 e l l s 等中豢密：“c s c wl o o k sa th o w g r o u p sw o r ka n ds e e k st o d i s c o v e r h o w t e c h n o l o g y ( e s p e c i a l l yc o m p u t e r s ) c a nh e l pt h e mw o r k ”州。强调c s c w 翡菝心建霹群缀工 每方式霸技术支持豹润邃。 有许多研究c s c w 的人员简单地用术语“群件”来称呼这领域。这主 要是那些磅究支持群拳工 乍软传鹣天撼蹬褒豹。游转可鞋被看稼是蘩戥分毒 异地的一组人起协伺工作的程序( 软件) 。幂寸用“群件”来称呼c s c w 这 一领域，反殃了c s c w 在技拳实现上翰特点，靼罴用“群 孛”集成豹方式寒 实现c s c w 系统。这称呼表明c s c w 必须怒一个集成了各种“群件”的 系统，这一系统具有嚣张功能，从嚣满足接阉工 乍的要求。 颐籍惠提如可以从c s 和c w 两个方面来认识c s c w 这个概念：在计算 机技术支持的环境下( 即c s ) ，特别是在计算机网络和多媒体环境下，个 群体协同工作先成一顽共同的任务( 邵c w ) ，它的磊标是要设计支持备稃各 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 样的协同工作的应用系统【1 2 】。 史美林等将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 3 】。它包括协同工作协同的建设、群体 工作方式的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。 这一定义强调群体成员是在异地的，他们是借助计算机及其网络技术进行协 作的。 尽管有多种对c s c w 的定义，但从上述各种对c s c w 的定义和认识，我 们认为可以从以下两点来认识c s c w 这个概念： ( 1 ) c s c w 强调群体工作方式； ( 2 ) c s c w 强调利用计算机与通讯技术实现群体工作方式。 计算机支持的协同工作c s c w 是一门研究人类群体工作的特征及计算机 技术对群体工作支持的方法，并将计算机科学、社会学、编制科学、心理学 等多个学科的成果综合起来的新兴学科，涉及的范围非常广泛，包括计算机 网络通讯、分布计算技术、人工智能理论、多媒体信息处理等。利用计算机 技术建立的协同工作环境除能满足工作所需要的各种功能外，还应符合人们 的工作习惯、心理要求等。只有这样人们( 群体) 才能在这个环境下有效地 开展工作，甚至愿意在这个环境下工作。 2 ，1 2 协两设计 计算机支持的协同设计是c s c w 的个典型应用。协同设计是当前业界 磷究酌热点，肖关协圈设计静概念也徭多。 文献【3 】指出协同设计是将c a d 与c s c w 技术相结合，具肖分布式的信 瑟集袋、过程集成帮缎织集成戆特征，戳“产赫”受棱心帮鏊檬，缝绥多学 科和不同技术的人员进行分布式协同设计工作的一种工作模式。 文教 1 5 j 将协强竣诗豹实溪分为基予图形共事麴方法帮基予会话熬方法。 ( 1 ) 在基于共享图形的方法中，设计过程可视为作用于不同模型上的综 台、分辑、译价的一个递魑过疆。设圣 淫动敬共享图形环境为中心，基于共 享图形设计的模型由设计的结构模型、功能模型和行为模型构成，每一模型 叉由图形摸型秘簿号摸型嚣韶分组藏。图形模型在设计懿探讨、编辑、避录、 解释和理解过程中起主要作用：符号模型主要用于设计的理论和评价过程。 ( 2 ) 基予会话的方法将设计师之闻的交互臻戏会话过程，浆一设计师的 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 承诺作为选择项供其他设计师评阅和修正。 综上论述，c s c d 是c s c w 在产品开发中的应用，强调的是在设计活动 中的群体工作方式，关心的是群体设计活动的特征及实现技术。因此我们认 为可以从以下几点来认识c s c d 这个概念： ( 1 ) c s c d 强调以产品开发为目的的群体工作方式； ( 2 ) c s c d 强调基于计算机和通讯的支持技术。 由于c s c d 是c s c w 在产品开发领域的应用，因此从宏观上讲，c s c d 关心的重点是： ( 1 ) c s c d 的本质和特征： ( 2 ) c s c d 需要c s c w 提供哪些支持技术。 c s c d 是c s c w 的概念和技术在产品开发过程中的有效应用。不同的应 用系统对c s c w 的支持技术要求不一样或侧重点不一样，因此应根据c s c d 的特征，确定需要哪些支持技术。如c a d 系统是开展设计的最基本工具， 随着c a d 系统的广泛使用，人们正在寻求将c a d 技术与c s c w 技术结合 起来，以开发计算机支持的协同设计系统i l “。这里强调以c a d 为基础开发 协同设计系统。 c s c d 应致力于研究协同设计的本质和特征，并以此为基础，结合c s c w 的支持技术，确定协同设计需要的技术。c s c d 系统应该是在对协同设计的 本质和特征认识的基础上建立起来的协同系统。也就是说，首先应对协同设 计进行深入全面的理论分析，对协同设计的本质和特征全面深入的认识( 从 不同的学科) ，其次是开发计算机系统来支持这种工作方式。 由此可见，c s c d 强调群体的工作方式，以产品为核心，以计算机及其 网络和c a d 技术为支持工具，设计过程中多种角色参与，其目的是为了通 过身处异地的多主体的协同工作来设计出符合要求的产品。 因此，协同设计是全新的设计过程，协同设计系统是一个多学科交叉的 复杂系统。 2 2 网络化制造平台下的协同设计系统 区域网络化制造工程的实施是制造业信息化的发展方向，我们的协同设 诗系统必须絮 曩予区域嬲络化辔l 造平台之上，豳2 1 表甥了协嬲设计系统积 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 区域网络化制造平台之间的关系。 图2 - 1 架构在区域网络制造协同平台上的协同设计系统 嚣域瞬瞎翻造平台集成了器种各样的支持嘲络隶l 遗工程实施的工其，如 招投栎系统、销售系统、采购系统等等。同招投标系统、销售系统、采购系 统一裙，耱同浚诗系统是区域溺络隶逡协作平鸯弱一令予系统，各个企延透 过本地区的网络制造平台与主平台( 区域网络化制造平台) 联接。这样，企 盈就可以共事鏊壤弼终隶l 造秘圣# 平台上静吝穆瓷滚，当然瞧龟摇秘霹设诗系 统。 从浚銎上豢，金韭粒企业之闫静结构是一个分毒式秘彭s 模式豹缝合薅。 各个企业分布在不同的位置，分别处璁本企业内部的设计任务，在需要协同 工 乍的时候透过i n t e m e t 来交换辑霰数据。在渡结构中，姆各荦孛公共数据存 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 放在该网络平台上，如各种手册、标准、产品基本信息等静态数据。网络平 台主要负责管理各个子系统并保证各个企业能够顺利通过该媒介来进行协同 工作并提供必要的数据支持，协同设计系统则主要负责一个具体设计任务中 的动态数据管理和人员管理并提供相关专用的设计辅助工具。由于区域网络 化协同制造平台和协同设计系统有机结合，从而满足企业间协同设计的需求。 对于用户、供应商、服务商等协同设计主体，他们和各个企业一样，也 是分布在各个不同的地方，同样是通过i n t e m e t 和协同设计系统联结。由于 将协同设计系统放在区域网络制造协同平台上，所以只要在这个平台上建立 有关项目的主页，则这些分布在各地的用户、供应商等非协同设计主体就可 以在本地通过i n t e m e t 和设计企业进行协同工作，并获取自己所需要的数据。 2 3 协同设计系统的功能需求 我们对近1 5 0 家企业整体状况进行了调查。为了得到具有普遍意义的结 果，所调研的这1 5 0 家企业涉及机械、电子、服装、轻纺等十几个行业，企 业的规模涉及大型、中型、小型企业。在对这1 5 0 家企业整体状况进行调查 的基础上，对5 家企业的产品设计与开发过程进行了详细的调研和分析。 在企业调研的基础上，对企业的设计现状以及企业对协同设计的需求进 行了分析。根据分析，我们认为面向网络化制造的协同设计系统应该满足以 下需求： 1 设计数据的管瓒和共事 实际调研知，企业的设计资料可分为两类：原有设计资料和正在进行的 项霞的设计瓷料。 ( 1 ) 原有设计资料。这贱供设计参考的原有的设计方案戏资料可能是 以书磷澎式秘，氇爵麓遵滋宅予文穆形式豹。驻书瑟豹澎式供设计参考静纛 有的设计资料( 主要是图纸) 交给项目组或存放于资料室，供设计过稷中查 运。 ( 2 ) 正在进行的项目的设计资料。正在滋行的项目的设计资料保存在 设计入昃豹令人谤冀秘竣l 受务器上。铡强我强城疆豹慕公司将诗雾税室貔一 台微机作为服务器，存放技术部的全部设计资料。 在携周设计过程中，出于多人参与，攘互之闻互相依羧互棚约束，每个 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 设计人员都需要及时了解其他相关人员的设计，因此数据共享是协同设计中 的最基本的要求。协同设计系统应具有良好的设计数据管理功能，实现对设 计过程，设计数据的管理，支持参与人员对数据的共享，每一个人员只能在 给定的权限范围类对数据进行操作。 2 支持各种角色对数据的操作 协同设计采用“分解与分工”的方法完成一个“整体产品的设计”。由 于分工的存在，因此在整个设计过程中参与协同设计的多设计主体作为不同 的角色参与设计任务。在协同设计过程中，除了企业的各级设计人员外，还 包括了客户、销售人员、采购人员、供应商和制造商等。不同的角色对数据 的操作是不同的，主要有以下几种操作： ( 1 ) 对设计进行更改，如设计人员对设计进行更改； ( 2 ) 对设计进行圈阅、批注，如制造人员和工艺人员对设计图纸进行 圈阅、批注，但不能对图纸进行更改； ( 3 ) 对设计结果进行查询，如采购人员对b o m 表进行查询； ( 4 ) 对设计进行浏览，如用户对产品性能、参数、外观等进行浏览： ( 5 ) 对设计进行签名，如负责人对图纸或更改通知审查完后进行签名。 因此为实现协同设计，应针对各种角色提供不同的对数据进行操作的功 能，使得他们在各自的权限范围内充分发挥作用。 3 技术资料的保密和安全 设计图纸簿技术资料是企业最保密的资源。为达到保密的取的，嚣企业 都从技术上，组织上帝i 定了相成的措施，如通邂限制每个角色的权限来达到 安全与保密的鼹的。除指定的人员外，其他任俺人员不能将与设计有关的电 子资源拷贝。猩设计j 妻程中，所有电子资料都国专人受赛，定期刻成光盘保 存。为了避免设计资料被泄密，一些企业除指定的计算机外，其他的计算机 酶属予文 孛拷爨瓣绩l 曩( 强软盘，u s b ) 等都被关闭。 夜协同设计中这一问题更为突出。因为项鞠团对悬根据项目而组建的， 淹羞磺鑫弱缚裘，瑗嚣疆对释鼗。壕蠢疆霹懿成员来囊不丽豹企盘，穗弱之 间既是合作者也是竞争对手，因此技术资源的保密更熏要。尽篱网络安全技 术簿到l 塾速懿发震，黧嚣这至l 棼望豹承乎仍蠢定熬蓑难。在协嗣设计过程 中，协同设计系统应能够既保诳设计人员对数据的共事，同时又能保证技术 资辩憝俣密彝安全。t 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 4 ，协作中信息的交流 在协作过程中设计人员之问的信息交流、讨论是非常频繁的，也是必不 可少的。如负责人将与任务有关的通知给所有人员；某一个设计人员将修改 结果通知给有关人员；设计人员之间对某一问题进行讨论等。这种信息交流 不仅存在于企业之间，而且也存在于企业内部，特别是地域分散的企业。 5 设计结果的一致性 由于协同设计的多主体性和设计人员之间相互依赖、相互约束关系，在 设计过程中冲突与协调是必不可少的，因此必须保持设计结果的一致性。可 以从以下几个方面考虑造成设计结果不一致的原因： ( 1 ) 设计知识：协同设计是众多人员共同参与的( 即多主体性) ，由于 他们各自具有不同的领域知识，对问题的认识和理解不同，考虑问题的角度 不同、使用的标准、规范不同等原因，可能导致设计结果冲突。 ( 2 ) 设计思路：由于设计人员的动态性，在实际设计中老设计人员退 休或调离、新设计人员的加入等，因此保持设计人员对设计思路的理解是必 要的，即应该尽可能使后面的设计人员准确理解前面的设计人员的设计思路。 在实际设计活动中，由于设计人员对原来设计人员的思路理解上的原因，导 致设计不一致( 即产生冲突) 的情况是经常发生的。 ( 3 ) 设计修改：设计过程是一个反复修改完善的过程，这一修改可能 是由设计人员本人或设计人员变动后由其他人员进行修改，在对设计修改时 设计人员对问题的理解与当时设计人员的理解存在一定的差异，因此在修改 时必须保证原来考虑的约束被满足。 ( 4 ) 设计事例：任何一个成功的设计都将成为将来设计的事例，因此 为使褥将来的设计人受对这一攀倒能准确豹认识，除设计结暴外还应璨留有 关设计思路、设计关系、设计缀验等方黼的资料。因此对原有设计中的参数， 至少关键参数豹确定方法，零鄂释之澜鼢关系簿方嚣懿麴谖豹璎解是；# 常熏 要的。 6 ，支持整令设计波程 鼹完成一个产品的设计需袋很多很多设计环节，协同设计系统必须支持 整个竣诗过程，包戆嬲缓绘刽、霉纸攀撼蟊强纸接日技验等避程。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 2 4 协同设计系统的功能结构设计 结合该项目的要求，在分析了面向网络化制造的协同设计系统的功能需 求之后，充分考虑到企业对协同设计系统的实际需要，提出该系统的功能结 构设计，下图2 2 给出了协同设计系统的总体功能结构图。 卤2 - 2 协同设计系统的总体功能结构图 如上图所示，协同设计系统主要肖系统管理、项翻、文档管理、审图管 理、渖突管理和耪作工其六大功能模块。现将餐个模块的功麓简单奔绥颤下。 1 系统管理模块 协同设诗嚣要大蘩精户参与，各个精户在菇个顼登中承担不嗣的经务， 具有不同的权限，各个用户又隶属与不同的企业，因此协同设计系统必须要 提供宠善静臻户誊理功麓。本模块中，毽据企救令人瘸户查询、金韭溺户查 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 询、新增企业个人用户、企业个人信息修改和企业个人用户查询等功能。 2 项目模块 该模块主要用来建立有关一个产品的基本信息，并对设计过程进行管 理。该模块包括产品建立、部件建立、零件建立、标准件建立、模板创建与 应用和工作进度查询等功能。在设计过程中，基于分工和分解的思想，一般 将一个完整的产品分解为若干个部件和零件，零件包括标准件和非标准件。 这样，分解后的一个产品组成了一个树状的层次结构，本模块建立产品各个 层次的基本信息，这些基本信息是协同设计过程顺利进行的保证，而且该模 块必须保证产品的基本信息有序、安全地存储在数据库中以用这些数据来支 持整个设计过程。 3 文档管理模块 该溪块主鬟瘸寒对基经产生懿文档( 包据黼纸帮般文整) 进行管瑗工 作，包括图纸浏览、文档查询、关系模型建立、版本管理、文档提交和文档 下载等功能。巍秘嚣设诗过程中，参考其继设诗人员豹翳纸是必须魏，瓣对 方便管理人员的工作，在权限许可的范围内，系统提供图纸浏览的功能。同 豺，丧设计过程孛，为了徼到设计避稳翡追溯，嚣要查询趣关文档，因此本 模块掇供多种燕询方式以方便相关文档的查询，同样掇供有效的版本管理来 滤足设计追溯的过程。产品结构楗只表达产品的层次结构，为了表达产品各 个零件之间的漩配关系，利用零模块建立产品蓑系模型和相关谶询功能，从 丽建立了完整的产品模型，为实现审图和接口校验作好准备。另外，各个设 计主体在本地究成的匿l 纸和一般文档，必须提交至服务器上避行妥善傈存， 并在数据库保存相关纪渌，同样，有时候需要从服务器上获取相关文档，因 此，本模块箍供文穑的提交帮下载功能。 4 ，审图管瑷模块 瑷模块主瑟羯来支特窜蚕鹣全过程，包括审羝滚程警瑾、审箍蚕绥釉窜 批结果管理等功能。在该模块中，让企业用户米进行本企业的审批流程篱理， 露嚣雩对于每张嚣纸，必矮有效羧翻整个窜熬过稷| 美僳诞按照预先定义懿滚程 运行。系统自动获取属于该审批人员的任务列液，并通过判断相关流程来决 定是委进行参裁工 謦。在进行窜援聪，鬟珙潮纸豹淤燕彝霾凝援注功能， 同时根据不同的审批结果将图耋氏的不同状态写进数据瘁，以方便审批人员的 王 乍著 乍为审| 攮投隈秘滤程判灏戆辕据。同时，利用关系模型蚋楣关信感来 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 快速获取与被审批图纸的相关图纸的信息。另外，本模块提供审批结果管理 的功能，从而完整地支持整个审图过程。 5 冲突管理模块 保证设计的可装配性是机械设计的重要指标，本模块通过有效管理各个 零件的接口尺寸来确保零件的可装配性，运用知识来实现系统的智能化。接 口包括参数管理、接口管理、接口定义、接口验证和参数定义等功能。将接 口尺寸参数化，通过接口定义在有约束关系的接口尺寸之间建立约束关系， 并在需要的时候对参数赋值，这样，设计人员就可以通过接口验证来校验接 口尺寸的正确性。同样，当某个零件的接口尺寸发生设计更改时，通过接口 验证让系统很容易检查出是否满足设计约束，从而实现通过设计约束来保证 设计的可装配性。 6 协作工具模块 协作工具主要用在实时交换相关信息，利用这些工具进一步支持和方便 协同设计的进行，主要包括会议系统、图形浏览和批注工具、电子邮件等功 能。在协同设计过程中，当需要就某个具体的问题进行讨论时，需要相关工 具支持，如用图形浏览和批注工具来进行实时交流，通过会议系统召开现场 视频会议，用电子邮件传达信息等。 2 5 协同设计系统的体系结构 根据协同设计系统的 功能需求和软件体系结 构，我们提出辩蘑2 - 3 所 示的协同设计系统的体系 结构。 图2 3 所示体系结构 主要获黎魏一个谤藏设计 软件系统的角度来建立 瓣，在逻辑上我弱涛该系 统分为五个层次。 ( 1 ) 强弱设计系统必 圈2 - 3 协同设计系统软件体系结构 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 6 页 须充分考虑和各种软件系统的有效集成，因此在图2 3 中的最底层为各种相 关软件系统，如c a d 、c a m 、c a p p 和协同工具等，因为在设计过程中必须 要充分利用这些系统来进行相关的设计工作。 ( 2 ) 由于各个软件系统异构性的存在，因此各个系统之间如何有效、 方便地交换数据就成为各个软件能否有效集成的关键。在体系结构中通过数 据交换平台来达到各个软件之间交换数据的目的，即体系结构的第二层。 ( 3 ) 网络通信环境是支持协同设计系统最基本的条件，各个协同主体 之间的通信、共事资源的获取都需要通过网络来完成，同样由于协同设计过 程中大量的静态和动态数据的存在，因此必须利用数据库管理系统来记录各 种数据的信息，包括人员信息。网络通信环境和数据库管理系统共同组成体 系结构的第三层。 ( 4 ) 第四层是专门为协同设计系统而开发的，包括了设计数据管理模 块和各种专用功能模块。其中，设计数据管理模块通过有效、方便地管理各 种数据来达到协同工作的目的，其主要解决的问题是如何存放、获取和利用 数据，因为一个协同设计系统首先是一个数据管理系统；各种专用功能模块 是为了弥补底层的相关软件系统的功能不足而开发的，是针对协同设计的特 殊要求而设置的，如冲突管理、审图管理等专用模块等，这些专用模块的运 用为支持整个设计过程起到了重要作用，同时系统功能也更加完善。 ( 5 ) 各个设计主体通过本系统的第五层即协同设计用户界面使用系统， 该层是协同设计系统联接用户的媒介。 2 。6 协同设计中的审图 传统的手工审图过程中，当设计究成后，相关