基于網(wǎng)絡(luò)與VR技術(shù)的機(jī)電產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)

協(xié)同設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)環(huán)境與體系結(jié)構(gòu)
為了不斷地改進(jìn)企業(yè)的TQCS以增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，機(jī)電產(chǎn)品制造業(yè)大量地采用了CAX等計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)。如在我國(guó)的大中型企業(yè)中，一個(gè)企業(yè)往往既有基于UNIX平臺(tái)的系統(tǒng)，如SGI、SUN、HP等圖形工作站及I-deas、Pro/Engineer等CAD/CAM軟件，也有在Windows/NT環(huán)境下運(yùn)行的微機(jī)CAX系統(tǒng)，如AutoCAD、CADKEY等。此外，在企業(yè)的計(jì)算機(jī)上還大量地運(yùn)行著企業(yè)自主開發(fā)的種類繁多的應(yīng)用軟件。經(jīng)過多年的實(shí)用考驗(yàn)，這些應(yīng)用系統(tǒng)功能日趨完善，已成為企業(yè)設(shè)計(jì)支撐技術(shù)的一部分。企業(yè)對(duì)基于網(wǎng)絡(luò)和VR技術(shù)的需求，在一般意義上來(lái)說(shuō)，是在這種復(fù)雜的軟、硬件異構(gòu)環(huán)境下提出來(lái)的。鑒于此種認(rèn)識(shí)，我們提出如圖1所示協(xié)同設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)。
中相互靠近的各線框之間若沒有直線段連接，表示兩線框所表示的功能之間主要是一種相互支持的關(guān)系。有直線段相連的線框則表示有比較直接的數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系。 圖1所示的體系結(jié)構(gòu)，大致可以分為三個(gè)層次，每一層又由若干部分組成。首先是由設(shè)計(jì)群組、VR新型人機(jī)接口和協(xié)同設(shè)計(jì)控制過程組成的過程控制層。由于協(xié)同設(shè)計(jì)都是圍繞著某一特定設(shè)計(jì)過程展開的，過程是核心的因素，它決定了設(shè)計(jì)群組的組成，參與成員的職責(zé)、權(quán)限、工具的使用和VR等設(shè)備資源的分配，過程也與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的流向和數(shù)據(jù)的類型、來(lái)源有關(guān)。 第二個(gè)層次包括CAX等應(yīng)用系統(tǒng)、異構(gòu)軟件工具接口、對(duì)象管理框架、中間件框架和虛擬環(huán)境(VE)產(chǎn)生器，可以統(tǒng)稱為應(yīng)用層。其中CAX系統(tǒng)既是用戶輸入數(shù)據(jù)的接收器，同時(shí)又是設(shè)計(jì)模型、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸出器，它可以通過一個(gè)中性異構(gòu)軟件工具接口，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，封裝在對(duì)象管理框架中，也就是所謂的功能軟件“即插即用”。異構(gòu)軟件工具接口與對(duì)象管理框架之間的數(shù)據(jù)交換應(yīng)是雙向的，并能在VE產(chǎn)生器的支持下實(shí)現(xiàn)互操作。這一層次中，一個(gè)極其重要的部分是中間件框架(Middlewares Frame-works)。中間件框架主要完成兩大類支撐功能：一是對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理的支持，包括技術(shù)與產(chǎn)品信息的管理、數(shù)據(jù)資源的分配及控制、數(shù)據(jù)的傳輸與共享、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理等，屬于分布數(shù)據(jù)的管理與分布計(jì)算問題。二是對(duì)設(shè)計(jì)決策過程的協(xié)同與管理，包括設(shè)計(jì)結(jié)果的評(píng)判準(zhǔn)則和評(píng)判方式、設(shè)計(jì)群組各類沖突的協(xié)調(diào)、個(gè)人意圖和傾向的表示、設(shè)計(jì)結(jié)果的控制、行政管理與技術(shù)管理的協(xié)調(diào)等。這一類問題屬于知識(shí)與智能的應(yīng)用范疇，它不僅可在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下為設(shè)計(jì)群組提供主動(dòng)的過程控制和管理服務(wù)，而且可以協(xié)助設(shè)計(jì)者檢索信息，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，從適當(dāng)?shù)牡胤饺〉胶嫌玫脑O(shè)計(jì)資料。多智能Agent (MAS: Multi-Agent System)就是在網(wǎng)絡(luò)分布計(jì)算環(huán)境下，運(yùn)用人工智能原理支持信息處理的新興技術(shù)。 第三個(gè)層次是網(wǎng)絡(luò)支持軟、硬件環(huán)境。包括分布異構(gòu)的各種計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)，由OS(UNIX、Windows/NT)，TCP/IP、ISDN等通訊協(xié)議，STEP、IGES等數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)和CORBA等組成的軟件系統(tǒng)以及Intranet(或Internet)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。CORBA(Common Object Request Broker Architechture 通用對(duì)象請(qǐng)求中介體系結(jié)構(gòu))是國(guó)際組織對(duì)象管理集團(tuán)OMG(Object Management Group)制定的標(biāo)準(zhǔn)，其目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)象請(qǐng)求中介，讓分布在網(wǎng)絡(luò)上的標(biāo)準(zhǔn)軟件組件相互調(diào)用，以支持異構(gòu)分布式計(jì)算環(huán)境下的互操作性，解決信息集成問題。該標(biāo)準(zhǔn)的主要特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)軟件總線結(jié)構(gòu)，只要將應(yīng)用模塊按總線規(guī)范做成軟插件，插入總線即可實(shí)現(xiàn)集成運(yùn)行。美國(guó)IONA公司的Orbix是這一類面向?qū)ο蠹夹g(shù)的軟件產(chǎn)品代表，SDRC公司的I-deas系統(tǒng)從MS 4.0版本開始就支持CORBA標(biāo)準(zhǔn)。