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协同设计

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1.什么是协同设计

  协同设计是指为了完成某一设计目标,由两个或两个以上设计主体(或称专家),通过一定的信息交换和相互协同机制,分别以不同的设计任务共同完成这一设计目标

2.协同设计的特点

  与传统CAD系统相比,协同设计系统有如下特点:

  (1)多主体性:是指设计活动由两个或两个以上设计专家参与,而这些设计专家通常是互相独立的,并且各自具有领域知识、经验和一定的问题求解能力。

  (2)协同性:具有一种协同各个设计专家完成共同设计目标的机构,这一机构包括各设计专家间的通讯协议、冲突检测和仲裁机制。

  (3)共同性:多设计专家要实现的设计目标是共同的,他们所在的设计环境和上、下文信息也是一致的。

  (4)灵活性:参与设计的专家数目可以动态的增加或减少,协同设计的体系结构也是灵活、可变的。

  通过下表来对传统CAD系统和协同设计系统进行性比较详细的对比:

  表协同设计系统与单机CAD的比较

系统项目 单机CAD系统 协同设计系统
运行环境 单机 网络
系统结构 孤立系统 分布式系统
设计过程或进程 独立运行 设计过程或进程要有协调
交互或协同
设计数据 单机存储,人工协调 对设计数据要进行协同控制
安全性 应注意存储安全 需要注意反问控制、存储安全和传输安全

3.协同设计的主要方式

  协同设计是先进制造技术中并行工程运行模式的核心。传统设计是串行迭代的模式,即瀑布式的设计方法,就是说按产品寿命周期的各个过程顺序执行。在使用阶段发现问题后,在前面各阶段中找原因加以解决。并行工程则是在产品设计阶段尽早考虑产品寿命周期中各种因素的影响,全面评价产品设计,以达到设计中的最优化,最大限度消除隐患。因此涉及产品整个生命周期的各个不同部门的专家必须协同工作,在产品的设计阶段,不仅设计专家要进行讨论,协调产品的设计任务,而且工艺、制造、质量等后续部门也要参与产品设计工作,对产品设计方案提出修改意见。

  协同设计也是快速制造、动态联盟的重要方法和手段,当今,市场形势日趋多变,产品生命周期短、更新换代快、品种增加、批量减小,顾客对产品的交货期价格和质量的要求越来越高,企业往往依靠其特有的一些技术构成的新产品以赢得市场份额,获取高额利润。在这种情况下,如何及时地提供可利用的知识和技术,快速开发新产品,重组资源,组织生产,满足用户“个性化产品”的需要,就成为企业能否赢得竞争、不断发展的关键。快速制造认为,以信息技术为基础,在全球一体化或地区一体化的金融环境政治环境中,通过临时联合那些能适应环境变化的企业,组成动态联盟,共同承担风险,分担义务,共享成果,才能迅速开发新产品,响应市场需求

  (1)横向协同:横向协同充分体现了快速制造哲理下的企业间动态联盟。它适应了现代企业向专业化方向发展的趋势,即越来越多的制造企业从“大而全”或“小而全”的模式中走了出来,专注于自己的核心能力核心产品。面向市场机遇,和具有其他专业技术的企业合作,从而拥有技术、资金、成本、速度等综合优势,形成“团体化”的竞争方式。

  (2)纵向协同:纵向设计体现了并行工程的原理。这种工作模式使得开发者从一开始就考虑到产品全生命周期中的所有因素,尽可能保证产品设计、工艺设计、制造的一次成功.从而缩短产品开发周期、提高质量和降低成本。根据并行工程原理,通过计算机网络产品寿命循环各个方面的专家,甚至包括潜在的用户都集中在一个工作环境下,形成专门的工作小组,协同工作。

  横向和纵向的协同设计在具体设计中没有严格区分,常常是互相交织在一起。即动态设计联盟采用并行的设计过程,在并行的设计过程中设计团体人员是企业内外专业人员的组合。

4.协同设计的功能模块

  协同设计系统主要由协同工作系统、协同设计系统、分布式产品数据管理、安全控制、决策支持和协同工具等功能模块组成。

  (1)协同工作系统:它包括协同系统管理和协同工作管理2个子模块。前者对整个系统进行有效管理,后者负责对协同设计过程进行管理,统筹安排开发中的各种活动和资源。

  (2)协同设计系统:它提供系统的设计功能。设计人员在数据库的支撑下,利用该模块进行协同设计(包括设计计算、结构设计和分析等)。

  (3)分布式数据管理:该模块对所有产品数据信息、系统资源和知识信息等进行组织与管理。

  (4)安全控制:该模块负责对进人系统的用户、协同过程中的数据访问和传输进行安全控制。

  (5)决策支持:它为协同设计提供决策支持工具(包括约束管理和群决策支持等)。

  (6)协同工具:该模块为协同设计提供通讯工具(包括视频会议、文件传输和邮件发送等)。

5.协同设计的关键技术

  协同设计涉及的关键技术有:

  (1)协同工作管理技术。包括项目管理和工作流程管理技术;

  (2)分布式数据管理技术。包括支持分布环境、版本控制管理和权限管理等技术;

  (3)网络数据库技术。它是数据库技术网络技术两者的有机结合,使数据库技术与网络技术的优点集于一体,支持CSCD对大量信息的调用和传输;

  (4)面向对象技术。该技术把某一产品数据和相关产品或操作的集合在一起进行封装,便于网上传输和共享;

  (5)安全技术。它包括访问控制和数据安全传输;

  (6)异地协同工作技术。如Netmeeting、e_mail、Agent技术、CORBA技术等;

  (7)协同工作中的冲突消解。

  此外,还包括标准化技术、网络基本技术等。在这些关键技术中,有的研究理论已比较完善,如网络数据库技术、面向对象技术以及网络基本技术等,但协同设计的管理技术、协同工作中的冲突消解技术还处于探索阶段。

6.协同设计案例分析

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