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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