協(xié)同設計是企業(yè)內(nèi)不同設計部門、不同專業(yè)方向上或者同一項目的不同設計企業(yè)之間進行協(xié)調(diào)和配合，本質(zhì)上是基于計算機支持的協(xié)同工作（Computer Supported Cooperative Work，CSCW)。由于這種跨專業(yè)、跨地域的基于網(wǎng)絡化協(xié)同設計可以極大地縮短產(chǎn)品設計和研發(fā)周期，快速地研發(fā)適應市場變化和需求的產(chǎn)品，提高企業(yè)的競爭能力。因此，國內(nèi)外優(yōu)秀企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)工作正在從個體化、串行流程的產(chǎn)品研發(fā)模式，轉向上下游多方協(xié)同的并行產(chǎn)品設計。“協(xié)同”已經(jīng)成為當代產(chǎn)品研發(fā)策略的重點方向之一。

CAD協(xié)同設計的不同層次

    對不同類型的企業(yè)而言，設計協(xié)同的程度和要求不同。在CAD設計領域，概括起來主要包括以下幾種層次：

1.數(shù)據(jù)共享協(xié)同，包含文件傳輸、圖檔存儲、網(wǎng)絡圖庫等。

    數(shù)據(jù)從最初建立開始到整個工程周期結束都可以實現(xiàn)共享，能夠與不同公司的文件格式（如AutoCAD的DWG格式）互相兼容，每個項目設計者都可以自由上傳和下載圖形、文本等資源，設計者之間可以相互參閱，以期達到實現(xiàn)數(shù)據(jù)投資回報的最大化。

    相較而言，這一層次的協(xié)同設計是比較初級的。設計數(shù)據(jù)必須保存入庫后重新打開才能實現(xiàn)更新，設計更改的滯后難以避免。而在這段時間內(nèi)，設計內(nèi)容的一些變更無法得到及時共享，會導致每個人看到的都不是惟一、準確的設計圖紙。對于高度協(xié)同化的設計工作而言，這種錯誤的后果不堪設想。

2.信息交流協(xié)同，包含消息互發(fā)、可視化等。

    設計者之間的溝通無時不在，隨時的消息互發(fā)可以進行快速溝通和反饋，可以在Internet環(huán)境下召開網(wǎng)絡視頻會議、評審設計方案、流轉校審圈閱，使每個人都可以發(fā)表對設計的看法和意見。

    這一層次的協(xié)同是目前解決協(xié)同設計問題的主流思路。但是，它同樣存在一些缺陷，主要表現(xiàn)在設計平臺和協(xié)同平臺的分離。在多數(shù)情況下，設計者不得不在設計環(huán)境下設計產(chǎn)品，然后在協(xié)同環(huán)境下與協(xié)作者進行交流，然后再回到設計環(huán)境下對設計進行修改，如此往復。盡管其協(xié)同效率比第一層次已經(jīng)有較大提高，但是仍然難以達到實時的協(xié)同設計。

3.CAD平臺的協(xié)同，這是一種基礎協(xié)同設計平臺。

    基于CAD平臺的協(xié)同設計并不是一種通用的協(xié)同設計軟件，而是一種標準、開放的平臺，供其他軟件開發(fā)商根據(jù)行業(yè)部門需要開發(fā)相應的應用協(xié)同設計軟件。CAD基礎協(xié)同設計平臺目的是提供一些底層技術支持，提供豐富協(xié)同設計的開發(fā)接口。二次開發(fā)者可以使用不同編程語言，根據(jù)用戶需要開發(fā)出自己的軟件應用產(chǎn)品。通過CAD基礎協(xié)同設計平臺，它們可以深入圖檔內(nèi)部，很便捷地提取相關信息，能迅速準確地進行查詢、檢索、統(tǒng)計、歸檔等，即可以無縫連接到CAD平臺，無需在系統(tǒng)和CAD平臺間進行切換。

    這種基于CAD平臺的協(xié)同設計思路是將實現(xiàn)協(xié)同設計的眾多基本要素以一種工具庫或者構件庫的形式集成到CAD平臺當中，為二次開發(fā)者實現(xiàn)針對不同行業(yè)的個性化協(xié)同應用提供平臺支持。它一方面避免了第二層次的協(xié)同中面向不同的客戶需求開發(fā)不同的協(xié)同系統(tǒng)的弊端，同時也使得CAD平臺和協(xié)同平臺能夠合二為一，實現(xiàn)真正的實時協(xié)同設計。

基礎的協(xié)同設計CAD平臺

    目前國內(nèi)外的主流CAD平臺都不具備協(xié)同設計功能。因為“協(xié)同設計”是一個系統(tǒng)工程，除了單獨的設計功能外，還有相應管理功能，這靠單獨一個軟件基本不大可能實現(xiàn)。而且，各種設計單位的需求千差萬別，很難有一種CAD產(chǎn)品能給用戶提供完備的協(xié)同設計服務。所以，致力于研發(fā)基于CAD的協(xié)同設計平臺，將是改變國內(nèi)CAD廠商一直以來靠模仿國外同類產(chǎn)品而生存的這一現(xiàn)狀的一個突破點。

    基于CAD的協(xié)同設計的目的不僅是注重數(shù)據(jù)的創(chuàng)造，更為重要的是注重對信息的交流與管理，從而將信息轉化為知識，將信息管理上升到對知識管理。筆者認為，要在現(xiàn)有情況下實現(xiàn)設計企業(yè)的協(xié)同設計，需要實現(xiàn)如下兩方面功能：

1.圖紙設計管理

    主要包括：

    制定消息和文件傳輸標準，數(shù)據(jù)傳輸與交互界面可以跨平臺、跨系統(tǒng)、甚至跨領域；

    圖紙實時編輯，不同的設計者可以實時在線共同編輯或參閱同一份圖紙，避免設計更改的滯后引起的問題，同時在設計人和校審人之間可以實時流轉校審；

    圖紙權限管理，解決圖紙的安全性保密性以及圖紙的不同控制權限問題；

    圖檔存儲管理，實現(xiàn)圖紙存儲、版本管理的自動化、智能化，網(wǎng)絡圖庫可以實現(xiàn)高效的資料共享和再利用。

2.項目流程管理

    主要由流程協(xié)作、項目管理兩部分，設計、校審和管理等不同角色人員利用該平臺中的相關功能實現(xiàn)各自工作。

    圖紙設計管理的要求是快速、方便、安全，功能主要由CAD基礎協(xié)同設計平臺實現(xiàn)并提供接口，這些功能是在經(jīng)過大量用戶實踐，抽象出標準，并以API形式開放出來。而項目流程管理則要做到高效、精確、便捷，功能主要由二次開發(fā)商基于上述API依據(jù)各種需求開發(fā)實現(xiàn)，部分基本功能可由CAD基礎協(xié)同設計平臺實現(xiàn)。只有實現(xiàn)了這兩方面功能，才可能實現(xiàn)真正的協(xié)同設計。

    當然，還可以進一步設計有實際應用的特殊功能，如實現(xiàn)CAD網(wǎng)絡分布計算等，可以利用分布計算進行CAD設計領域內(nèi)大量存在的優(yōu)化設計計算。以優(yōu)化計算的遺傳算法（GA）為例，如果某一臺計算機需要啟動遺傳優(yōu)化計算，它就先構造若干個“村落”，將這些村落發(fā)送到網(wǎng)絡間其他節(jié)點；接受到計算請求的節(jié)點立即對這個村落進行遺傳，并在一定時間內(nèi)將本村落進化出來的若干“最杰出人才”回送給計算請求者，計算請求者立即“引進”這樣的人才，改善本地村落基因。這樣可以大大加快遺傳算法的收斂速度。

平臺設計存在的難點

    目前，在實現(xiàn)這種基于CAD的協(xié)同設計方面，存在三種主流的技術思路。一種是在CAD平臺提供一些底層技術支持，供二次開發(fā)者根據(jù)用戶需要開發(fā)出各種應用。比如AutoCAD，提供XREF即外部參照，做到可視化協(xié)同，平臺提供豐富的開發(fā)接口，可以用各種編程語言訪問圖形數(shù)據(jù)，但平臺并沒有在協(xié)同設計上特意做太多的功能。

    另外一種就是提供可定制化的基于項目管理、文檔管理的協(xié)同設計管理軟件，配合單機設計軟件達到協(xié)同設計目的。

    而筆者認為，業(yè)界應該致力于提供一種用于開發(fā)協(xié)同設計軟件的基礎平臺，它是標準的、開放的、可擴展的，能夠為二次開發(fā)商提供開發(fā)項目管理、文檔管理、用戶管理、圖紙審核、網(wǎng)絡圖庫、協(xié)商交流工具等協(xié)同設計系統(tǒng)功能的底層函數(shù)支持。

    例如，浩辰軟件公司針對CAD系統(tǒng)的特征，定義出“網(wǎng)絡化實時協(xié)同設計協(xié)議”（Realtime Cooperating Aided Design，簡稱RCAD協(xié)議），這是一個完全實時的網(wǎng)絡化的協(xié)同設計方案。內(nèi)容包括數(shù)據(jù)類型和結構、數(shù)據(jù)對象模型、事件對象模型、網(wǎng)絡通信和信息交換、安全和驗證等等。所有網(wǎng)絡上能通過TCP/IP協(xié)議相互訪問的計算機，其中一方發(fā)生數(shù)據(jù)更改時，都將更改轉換為一條或者多條協(xié)同指令，標識數(shù)據(jù)發(fā)生的變化，并向協(xié)同對方發(fā)送該指令，接受到指令的一方立即依據(jù)指令附帶的參數(shù)，更新本地數(shù)據(jù)，達到數(shù)據(jù)的實時同步。

    但是，在實現(xiàn)協(xié)同設計的過程中，還存在一些難點。這其中除了技術難點以外，還有一些關于標準方面的障礙。很多公司在解決這些問題方面也做了大量工作，但效果都不明顯，沒有哪個公司的方案被廣泛接受。本來AutoCAD可以有很大優(yōu)勢，它的市場占有率很高，DWG格式已經(jīng)成為市場標準，甚至可以說是行業(yè)標準，但它在這方面沒有太多的投入。其他公司的協(xié)同設計，大多立足于協(xié)同設計管理方向，最重要的，幾乎都是獨立于CAD平臺，沒有提供平臺方案，更沒有開放給其他軟件廠商作后續(xù)開發(fā)。

    總體而言，最主要的難點還是標準化、開放化。協(xié)同設計是一個系統(tǒng)工程，不僅僅是一個軟件。每個設計單位可能對協(xié)同的需求都有不同。不大可能也沒有必要出現(xiàn)一種萬能普適的協(xié)同設計軟件。標準的制定和推廣都有一定的難度。所以，目前可行的辦法是，在基于CAD平臺的協(xié)同設計上，不是設法設計出一種通用的協(xié)同設計軟件，而是提供一種標準、開放的平臺，供其他軟件開發(fā)商根據(jù)行業(yè)部門需要開發(fā)出各種應用協(xié)同設計軟件。

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本文標題：基于CAD的協(xié)同設計平臺

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