1 前言
隨著CAD技術的應用和推廣，CAD系統已被廣泛應用于各種行業，因而使用CAD系統進行設計的機械工程數量逐漸增多，涉及范圍也越來越廣。由于需設計的項目數量和種類增加，以往的一對一設計已不能滿足客戶需求，需要多個企業或者設計者個人組成一個共同設計的團隊，在同一平臺上以協同的方式來進行某一項產品的設計。隨著人類社會發展和深化交流與合作，人們要求計算機不但能解決傳統設計計算問題，而且還能協助多個用戶進行合作。因此支持群體工作的協同CAD系統顯得非常重要。
2 協同設計的概念和特征
協同設計——CSCW（計算機支持的協同工作），意思是在計算機網絡技術的環境支持下，在對眾多設計單位的設計流程、工作習慣和管理手段等方面進行深入了解、概括提煉的基礎上，結合獨到的軟件設計理念，即一個群體協同完成同一項設計任務。為了完成某一固定設計目標，由兩個或兩個以上設計主體，通過一定的信息交換和相互協同機制，分別以不同的設計任務共同完成這一設計目標。協同設計涉及的領域十分廣泛，包括計算機網絡通訊、并行和分布式處理、數據庫、多媒體、人工智能理論等。
與傳統CAD系統相比，協同設計系統有如下特點：
（1）多主體性：參與設計活動的人員為兩個或兩個以上的主體（企業或專家），而這些設計專家通常是互相獨立的，并且各自具有領域知識、經驗和一定的問題求解能力。（2）交流性：進行協同設計的各人員之間須進行高頻率的實時或者異步交流。（3）靈活性：在整個協同設計過程中，每個設計人員的設計任務不同，產品開發的速度甚至參與設計的人員或專家數量都隨時可能發生變化。協同設計的體系結構是靈活、可變的。（4）協作與沖突：各企業或設計者之間，設計任務存在相互聯系而又相互制約的關系。然而因涉及領域、設計環境等因素有別，各企業或設計者之間的協同合作就難免出現矛盾和沖突。（5）設計任務多樣性：協同設計中的活動是多樣的，各種各樣的活動也促進了設計整體的順利進行。
3 協同設計在國內外的研究現狀
3.1 國內的研究現狀
90年代初，國內開始對計算機協同設計進行理論性研究，但對于具體的應用研究的并不多，到現在為止仍在研究的初級階段，暫沒有一個成熟、商業化的協同設計與制造軟件。國內現有的少數具有一定知名度的協同設計產品有：中科院計算所CAD開放實驗室的協同設計系統、浙江大學國家CAD&CG重點實驗室的電子白板、復旦協達CTOP等。
3.2 國外研究現狀
國外設計人員和學者對于協同設計的研究較早，發展歷史較長，已出現一些成功的商品化軟件。美國于20世紀70年代中期在StanfordAI Lab建立了一個集音頻、視頻、圖像和文本等多種媒體和功能于一體的協同設計環境，后被其命名為“電視會議”。但當時的通信媒體技術尚且不夠成熟，通信速度慢、數據壓縮和傳輸存在漏洞，因此并未得到廣泛利用。經過十年的發展，計算機網絡、多媒體、通信、數據壓縮和處理等各領域都得到發展和進步，CSCW協同設計技術也得到了相應的推進，陸續出現了一批技術較為成熟的軟件產品，如IBM的Lotus、微軟的Ex原change，以及我們眾所周知的e-mail等，都有協同的概念在里面。
綜上分析，國內對于協同設計的研究尚淺，雖然也有許多企業對于協同設計領域已經開始涉足并有意發展研究，但總體來說與國外有一定差距。國外甚至已經有許多具規模企業成功采用了各種協同設計平臺或軟件，如：Texas大學的SHASTRA軟件；美國Web Scope公司的基于web的CAD協作支持工具，具備無線因特網連接能力。
4 基于異構CAD平臺協同設計中的關鍵技術
4.1 產品建模
產品模型的組織形式其與產品信息密切相關，是一種數據結構，也是協同設計的中心要點。在對某一項目進行協同設計的過程中，產品模型的建立是一個逐步完善的過程，需建立一個多視圖的產品模型以滿足不同階段對產品數據模型的需求。
4.2 任務管理
任務管理，就是對協同設計的大任務進行分割、規劃、調整和控制。讓各企業或設計者明確自己的設計時間、設計任務以及獲取及時的信息和資源，從而達到高效完成任務。
4.3 任務約束管理
在協同設計的過程中，各子任務甚至各設計者之間相互依存又相互制約。產品開發必須在這種獨立又相互依賴的環境中完成。
4.4 沖突和消除
各個獨立的設計公司或設計者對產品開發的考慮角度、評價標準不盡相同，因此而導致意見沖突或者設計方案之間的不契合。而協同的過程就是產生沖突然后消除沖突的過程。
4.5 網絡數據庫管理
網絡數據庫管理可以將不同企業或設計者在不同階段開發的設計數據進行記錄，并對這些記錄予以調用和傳輸。
5 基于異構CAD平臺的DTII型固定式帶式輸送機的協同設計
5.1 DTII型固定式帶式輸送機的協同設計
為適應全球化需求，原有的帶式輸送機設計已不能滿足需求。帶式輸送機必須向長距離、大運量、高帶速、大功率、環保等方向發展。并且，帶式輸送機的設計不能一概而論，要根據項目實地現場環境、溫度、地理條件、氣候等因素進行分析研發。對于設計人員來說，CSCW計算機網絡協同設計大大緩解了這種需“因地制宜”的設計困難。不同地點、崗位以及設計方向的設計者在同一平臺上進行交流討論，最終完成一項完整的設計方案。
5.2 根據上述協同設計特點與關鍵技術，帶式輸送機的協同設計方案大體如下：
獨立的設計人員依賴以上用戶界面平臺，與其他設計者之間進行溝通協作，共享資源與信息，逐步完成滾筒、托輥、橫梁、中間架、垂拉裝置等設計。各部件圖參數匹配、功能相輔，最終共同完成完整的帶式輸送機設計總圖。
6 結束語
本文根據CSCW計算機協同設計的概念、現狀、特點及關鍵技術，結合帶式輸送機的設計研究方向，進行了基于CSCW技術下設計方向的綜述分析。然而目前對異構CAD系統協同設計的研究尚淺，尚有不少難點有待解決，例如：如何在異構CAD平臺間進行設計模型和設計意圖的傳遞等。但不可忽視的是，CSCW協同設計概念和技術的發展，對帶式輸送機以及其他任務設計具有突破性作用。
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本文標題：基于CAD系統的協同設計探討
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