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研究生课程CADCAM讲稿ch计算机辅助产品协同设计s知识课件 1CAD/CAM基础理论与应用机械工程及其自动化一级学科硕士生学位课第44章计算机辅助产品设计方法_协同设计CAD/CAM研究室2本章学习要点掌握协同设计的基本概念计算机辅助产品协同设计的关键技术案例计算机辅助产品协同设计环境的实现35计算机辅助协同设计5.2计算机辅助产品协同设计的关键技术5.3计算机辅助产品协同设计环境的实现5.1协同设计的概念5.4应用4产品协同设计的定义产品协同设计是指两个或两个以上不同或相同专业领域的人员，通过一定的信息交换和相互协同机制，分别完成各自的产品设计协作任务，以实现共同的产品设计目标；是CSCW理论在产品设计中应用的直接体现产品协同设计的实质通过交换、共享关于产品设计的信息与知识，从而提高产品设计过程中决策的正确率，减少返工次数，加速决策过程，进而提高设计效率5.1协同设计的概念56数控机床的协同设计与管理5.1协同设计的概念协同管理订单管理、项目计划、产品修改和发布概念设计与整体设计协同设计概念与方案设计、详细设计与出图数控机床7产品协同设计活动链建模产品设计活动链调度与管理工具产品设计同步、异步CAD协同工具集产品协同设计基础信息框架产品协同设计的主要研究内容5.1协同设计的概念8产品开发需求分析产品功能设计产品方案设计产品结构配置设计产品详细设计产品工艺设计产品制造需求分析报告产品功能表产品方案及原理图装配图及BOM零件图及文档产品协同设计的内涵5.1协同设计的概念9底层人员之间的协同同等制设计小组会审主从制设计项目会审主从制一个产品的设计可归纳为一个项目的实施；项目由负责人总控；若干个小组分别负责相关部分产品协同设计要解决什么问题？产品设计不仅要满足市场需求、功能性、成本性，而且要满足可制造性、可装配性、可维护性、生态适应性等。 很多问题设计人员本身无法解决，这就要求设计人员在设计阶段与相关人员（如工艺人员、市场销售人员、售后服务人员进行协同！一个大的项目会划分成若干个子项目实施，这就要求设计人员本身之间必须协同工作产品协同设计的体现形式内涵就是考虑各种可能因素，使所设计的产品满足市场需求、低成本、高质量、短生产周期产品协同设计的内涵5.1协同设计的概念105.1协同设计的概念网络化产品协同设计制造平台112协同设计的关键技术2.1协同设计链建模从产品设计流程的角度看，要实现各个设计阶段的结果输出，必须依赖于一组设计任务；而根据项目的复杂性，该组任务划分有多解；因此，可将每个设计任务形式化定义为一个活动在每一个设计任务（活动）中，反复再设计逻辑在产品设计过程中占据重要地位。 再设计的主要依据DFX中的X X性能相关的评价。 因此，一个设计任务可由“设计”-“协同”-“再设计”循环完成。 可将循环体定义为子活动完成再设计循环的一个子活动，需要一系列的工作步骤。 因此，可将每个子活动的一个工作步骤定义为一个操作完成每个设计阶段任务的活动链的骨架能根据产品设计通用流程加以规定。 因此，可将这类活动定义为预定义活动在执行预定义活动中，当出现需求，必须能随即插入某些额外的任务。 因此，对应这类任务定义为随机活动产品协同设计链的思路与相关概念的由来122协同设计的关键技术2.1协同设计链建模产品零件1零件2部件设计阶段工艺阶段规划阶段制造阶段售后阶段零件图纸制造文件加工设备成品零件其他装配图纸装配设备装配工艺成品部件其他产品不同制造阶段的BOM信息132协同设计的关键技术2.1协同设计链建模C产品协同设计的活动链对应于一个子活动的操作序列基于再设计逻辑的子活动循环对应于一般设计流程的活动序列14由预定义活动构成的与或图由随机活动构成的或图由辅助活动构成的与或图活动空间根据设计流程形式化预定义活动根据设计流程和特征形式化随机活动根据系统注册等形式化辅助活动2协同设计的关键技术2.1协同设计链建模活动空间的建立152协同设计的关键技术协同设计链建模的方法结构化分析方法2.1协同设计链建模162协同设计的关键技术协同设计链建模的方法IDEF系列方法2.1协同设计链建模生产过程中的IDEF0图递阶分解结构IDEF0的基本结构172协同设计的关键技术协同设计链建模的方法Petri网经典的Petri网是简单的过程模型，由两种节点库所和变迁，有向弧，以及令牌等元素组成的2.1协同设计链建模一个Petri网的例子182协同设计的关键技术协同设计链建模的方法UML活动图2.1协同设计链建模192协同设计的关键技术2.2计算机支持的协同工作（CSCW）CSCW的基本概念CSCW（Computer SupportedCooperative Work）的概念是MIT的Irene Grief和DEC的Paul Cashman于1984年提出CSCW的定义可从两个层面理解从方法学层面上看，一组在时间和空间上分散的人员通过一个具备“虚拟面对面（Virtual faceto face）”和“所见即所得（What yousee iswhat Isee）”特性的工作空间来实现同步或异步式共同工作的方法从技术实现层面上看，CSCW是一个利用计算机技术、网络与通信技术、多媒体技术以及人机接口技术将时间上间隔、空间上分布的人员组织在一起来共同完成某项工作的分布式计算机环境202协同设计的关键技术CSCW系统的分类时空性为CSCW系统分类的关键。 基于异地同步模式和异地异步模式的CSCW系统为实现协同设计两个关键支撑技术?面对面交谈?面对面会议?计算机控制的电子白板实物?视频会议系统?网络广播模块?聊天室模块?电子讨论白板模块?协同绘图模块?协同文本模块?电子邮件模块?BBS模块?FTP文件传输模块?工作交接与轮流工作时间地点相同不同相同不同212协同设计的关键技术CSCW系统的基本操作功能协同会话协同浏览协同文本协同绘图协同查询222协同设计的关键技术CSCW系统实现的关键技术虚拟工作空间的构建当协同参与者就某方面的问题进行“人对人”协同工作时，采用面对面的工作模式。 此过程中的协同操作在一个实际存在的物理空间里进行而当采用CSCW理念进行协同工作时，协同空间为基于多媒体可视化技术在一组基于网络的计算机上实现的一个虚拟空间，协同参与者通过该虚拟空间完成协同操作任务、交换并共享各种信息232协同设计的关键技术CSCW系统实现的关键技术虚拟工作空间的构建物理协同工作空间Inter/Intra多媒体可视化技术虚拟协同工作空间等价242协同设计的关键技术CSCW系统实现的关键技术虚拟工作空间的构建从表象特征看，虚拟工作空间由通过网络联接的一些显示与操作设备如计算机屏幕、投影设备、虚拟现实设备等呈现从系统开发的角度看，该空间为多媒体空间，且包括文本和图形工作区以电子白板、BBS、Chatting文本流、目录服务等体现音频缓存、中继站与通道以用户界面中的音频按钮菜单体现视频缓存、中继站与通道以用户界面中的视频窗口、按钮等体现虚拟程序运行区提供虚拟目录服务及利用其进行远程程序调用的操作空间252协同设计的关键技术CSCW系统实现的关键技术CSCW中的协同控制方法操作权限控制和转移主持人控制法和自由操作控制法协同操作冲突的消解策略中断策略、顺序策略、重要度策略等262协同设计的关键技术CSCW系统实现的关键技术协同过程链的建立从拓扑形态看，过程链定义为由节点和节点联接关系构成的一种具有动态与非线性特征的有向图协同过程链用于对协同过程涉及的相关活动的控制和导航协同过程链中的节点被定义为领域相关的协同任务，而联接关系则指明任务的执行顺序建模方法活动网络图，Petri网，与或图等27体系架构数据库JSP HTMLApplet WAPSVG AutoVuefor Java(jVue)TCP/IP802.11b/g GPRSCDMA协同制造工序流管理及信息跟踪协同工具集即时消息电子邮件电子白板CAD图形浏览音频视频开放互联环境协同工作支撑平台协同工作应用接口移动协同应用系统2协同设计的关键技术2.3基于无线手持设备的协同技术28关键技术与实例?协同感知?协同感知理论渗透到包括过程管理，协同工具集，以及协同决策系统中，因此研究协同感知的实现是首要问题?所谓协同感知，是指了解他人的活动，这些活动为自己的活动提供上下文的场景,包括行为感知、有效性感知、环境感知等等?设计过程中，协同节点的主持人感知各协同参与人员的协同状态除了主动感知，即在系统中刷新协同人员的状态?该方式不能实时的感知到协同人员的状态变化?另一种方式是协同参与人员通过协同终端通知节点主持人状态的更新?该方式的主持人处于信息的被动接收的状态2协同设计的关键技术2.3基于无线手持设备的协同技术29?基于无线协同设计的过程建模与管理协同节点配置添加前驱驱查看信息信息添加角色2协同设计的关键技术2.3基于无线手持设备的协同技术30电子白板绘制区域打开通信端口绘图工具栏栏消息栏栏绘图工具栏以及消息栏2.3基于无线手持设备的协同技术2协同设计的关键技术31基于SVG的CAD图形图像的轻量化显示与协同浏览SVG定义:可缩放的二维矢量图形，可分为SVG，SVGB，SVGT几种类型SVG的优点以XML表示数据，无限的无损缩放，轻量级图形转换为SVG格式能节省空间间SVG的缺点目前版本的IE浏览器对SVG的的支持不够、需要安装第三方的插件2.3基于无线手持设备的协同技术2协同设计的关键技术32基于SVG的CAD图形图像的轻量化显示与协同浏览AutoCADSolidWorksPro/ECAD软件PCPDA手机SVG浏览器CAD文件SVG文件SVG转换器47k800%JPEG50%dwg60k800%SVG2.3基于无线手持设备的协同技术2协同设计的关键技术33基于SVG的CAD图形图像的轻量化显示与协同浏览PC端的SVG图形浏览PDA端的SVG图形浏览SmartPhone端的SVG图形浏览2.3基于无线手持设备的协同技术2协同设计的关键技术34Chatting、BBS等文本交流技术2协同设计的关键技术2.3基于无线手持设备的协同技术353计算机辅助产品协同设计环境的实现3.1利用已有单用户程序及组工作逻辑的协同产品设计技术IP型远程电视会议系统各自在本地机运行视频会议工具，键入IP地址，在两个工具间建立连接启动白板、在线讨论等工具执行产品协同设计任务远程视频会议系统出现本地及远程用户视频信息当视频会议结束，关闭IP连接及程序基本运行流程主要产品微软的Netmeeting视频会议系统VCON的IP视频会议系统视频会议及协同工具简介36协同任务提出者Guanghui Zhou协同任务参与者赵刚各自在本地机运行Netmeeting视频会议工具，Zhou和赵刚分别键入IP地址，在两个工具间建立连接例11无设计过程链支持的协同实例3计算机辅助产品协同设计环境的实现3.1利用已有单用户程序及组工作逻辑的协同产品设计技术37双方启动白板工具，Zhou将夹具图转换成bmp图，并粘贴到白板上例11无设计过程链支持的协同实例3计算机辅助产品协同设计环境的实现3.1利用已有单用户程序及组工作逻辑的协同产品设计技术38赵刚看到同步的白板显示例11无设计过程链支持的协同实例3计算机辅助产品协同设计环境的实现3.1利用已有单用户程序及组工作逻辑的协同产品设计技术39例11无设计过程链支持的协同实例3计算机辅助产品协同设计环境的实现3.1利用已有单用户程序及组工作逻辑的协同产品设计技术Zhou看到同步的白板显示40例11无设计过程链支持的协同实例3计算机辅助产品协同设计环境的实现3.1利用已有单用户程序及组工作逻辑的协同产品设计技术Zhou与赵刚根据白板中的夹具图，继续讨论夹具公差设置是否能满足装夹的要求？双方启动chat工具，Zhou首先输入相关信息，赵刚应答41例22基于设计过程链的协同实例3计算机辅助产品协同设计环境的实现3.1利用已有单用户程序及组工作逻辑的协同产品设计技术活动链模型片段及相应的操作步骤“设计”子活动名称完成连杆零件细节设计“协同”子活动名称用RP制造出连杆零件原型，与相关件组装进行功能测试Running aRP/RT ProcessChain:for RP:*sterolithography;*selective lasersintering;.for indirect RT:*sterolithography-pattern-investment castingfor die;.for directRT:*sterolithography-injection mould;*selective lasersintering fordie,etc;.Process Planningfor RP/RTManufacturingProduct DesignProcess ChainInspectionand EvaluationFeedback&Learning UnfiedProduct&Process DatabaseDecision for:*Geometric Prototype*Functional Prototype*Technological Prototype*Marketing PrototypeRP-related DesignActivities:*Design forRapid Prototyping;*design-phase-oriented analysistool for use of RP/RT;*decison-making toolforuseofRP/RT;*suggestions fromPrototypes;*learning fromRP/RT processchain;*RP process planning;*directRTprocess planning;*indirect RTprocessplanning;-for investmentcasting;-for injectionmould;-.*manufacturing planningbased onRT;*measurement;*self-Test;*customer-based Test;*teamwork forevaluation;.Manufactured ProductPrototypes该协同的操作步骤如下图所示42Design/Modify aPart withLocal CADtoolDo aCollaborationfor FeasibleDesignDo FTPto TransferFiles tothe ServerDoRP ProcessPlanning(Object Slicing)RP Tele-Manufacturing overthe InterEvaluate Designand feedbackby RPPart Prototype-based Java-enabled Infrastructureincluding theIntegration ofLocal Tools123456例22基于设计过程链的协同实例3计算机辅助