WEB环境中基于PDM协同设计系统的研究

对于以往的产品设计方法，如使用CAD软件内附的网络功能，从网络上打开图形文件或将图形文件保存到局域网〔LAN)上或通过网站发布可用Internet浏览器查看的CAD文件等，因这些方式不具有实时性、交互性，无法实现实时协同设计，已不能适应现代产品开发周期短、生产成本低、质量要求高、市场需求变化快的特点。另外，当前普遍利用自主开发的网络客户端应用程序，使之实现与CAD系统的通讯，基本具有网络数据交互能力，但由于开发成本高、功能不完善、系统的稳定性和可靠性不成熟，因而在异地网络协同设计中也没有得到广泛地实施。随着信息技术、网络技术的发展，PDM作为支持协同设计的使能技术，已经成为基于WEB和分布式网络的产品协同设计的研究热点。

本文一方面以PDM软件Team-Center作为基础平台，构建出一种支持CSCW的B/S}C/S模式的PDM系统，通过集成以Inventor为核心的三维CAD系统，提出了WEB环境中基于PDM系统的协同设计原型系统。该原型系统面向Internet/Intranet，支持异构计算机环境.能够实现产品数据管理的统一与共享，便于有效地管理应用系统之间信息的传递与交换，为实现真正意义上的协同工作提供了理论依据。另一方面通过利用Inventor对NetMeeting的集成功能，使在项目中的CAD小组成员能够进行应用共享和网络视频会议，实时交流设计思想，实现了协同设计的开发环境，解决了协同设计的交互技术。

1、CAD系统与PDM系统的集成

1.1支持CSCW的B/S，C/S混合模式的PDM系统

近来国内外围绕协同工作中的设计行为及设计过程进行了深人的探讨，对协商机制冲突及其解决方案进行了广泛的研究，并开发研制了一些面向应用的原型系统，从中可以看出为了使设计出的CAD模型能够得到准确一致的管理，PDM系统已成为协同设计系统中必不可少的支撑平台。协同设计原型系统在体系结构上可以分为集中式、分布式、混合式结构，其中集中式适用于局域网，分布式和混合式适用于互联网(Internet)及企业内部网(Intranet)。在实现方式上常见的有C/S模式和B/S模式及兼有c/s和B/S的混合模式，C/S模式适合于采用集中式结构的局域网，B/S模式在异地信息网络交互通讯中效率很高，体现出了强大优势，成为目前协同设计系统研究的热点。

在综合现有的协同设计原型系统理论研究的基础上，我们以产品数据管理软件TeamCenter为平台，利用该PDM产品支持异构平台，能够与不同的数据库(如Oraele和Mi-crosoftSQLServer)进行安装配置的特点及其在WEB环境中的高效数据传输功能，提出了面向Internet/Intranet支持CSCW的B/S，C/S混合模式的PDM系统结构，如(图1)所示。首先，该CAD系统以Autodesk公司的Inventor为核心，包括Autodesk AutoCAD，Siemens PLM Software公司的UnigraphicsNX及PTC公司的Pro/Engineer等大型CAD软件，并与多媒体协同工具NetMeeting构成了支持异构操作系统的协同设计环境。其次，该CAD系统能够与PDM工作站、PDM服务器及其WEB客户端3者之间分别集成，其中CAD系统与PDM工作站和服务器的集成系统适用于局域网和企业内部网，CAD系统与WEB客户端的集成系统适用于互联网环境。另外，这3种不同的集成系统可以在不同的网络环境中(如Internet，Intranet，LAN等)，利用不同的协议进行产品数据信息的相互通讯。作为协同设计原型系统支撑平台的PDM系统，经过全面地集成CAD系统后能够有效地管理CAD模型文件，保证协同设计中产品数据信息的一致性。

面向Internet/Intranet支持CSCW的B/S，C/S混合模式的PDM系统结构

这种面向Internet/Intranet的PDM系统结构侧重于在WEB环境下进行的协同工作，表达了异地网络环境下PDM系统数据信息的通讯方式和企业级PDM系统的层次结构，为CAD与PDM系统的集成、真正实现WEB环境下计算机支持的协同设计(CSCD)提供了基础的体系结构。

1.2、CAD系统与PDM系统的集成原理

为了使B/S,C/S混合模式的PDM系统支持协同设计，保证产品数据信息与CAD模型的结构及物理信息一致，需要将CAD系统与PDM系统集成。对于CAD系统，可以利用VBA程序对AutodeskInventor的内部接口进行二次开发，生成一个基于Inventor的客户端程序，通过该程序可以提取CAD模型文件的二维图档信息、产品结构信息及三维物理信息。对于PDM系统，可以利用TeamCenter内部对象定义语言MODeL(Metaphase Object DefinitionLanguage)对TeamCenter的界面、内部对象及其结构关系进行客户化，使CAD系统的三维零部件及二维工程图映射到PDM产品结构对象中;并通过开发TeamCenter提供的内部接口函数API，可以实时响应Inventor的客户端程序发出的消息，创建或更新PDM系统的产品数据信息。通过对两者的接口开发，可以实现CAD系统与PDM系统的集成。两者的集成原理结构如图2所示。

图2 PDM系统与协同设计系统的集成原理

Inventor软件与AutoCAD2000及以上版本是兼容的，两者的工程图文档可以相互转换。这样无论是二维还是三维的CAD模型文件都可以通过VBA开发的Inventor接口将其信息发送给TeamCenter服务器，TeamCenter内部的API会根据CAD系统发出的消息作出实时的响应，自动创建产品数据对象或修改产品数据信息，保证PDM系统与CAD系统数据的实时一致性。

2、基于PDM的协同设计原型系统

根据面向InterneVIntranet的B/S,C/S混合模式的PDM系统结构，并将C人D系统与PDM系统的集成，我们提出了一种在WEB环境中基于PDM的协同设计原型系统，如图3所示。

WEB环境中基于PDM的协同设计原型系统

概括地讲，该原型系统主要说明了两种集成结构和三层通讯关系。

第一种集成结构:CAD系统与协同工具的集成，三维CAD软件Inventor7.0以上的版本已经具有对NetMeeting软件的集成功能，可以随时召开网络会议，进行应用共享协同工作;

第二种集成结构:CAD系统与PDM系统的集成，经过对两个系统的接口开发，设计人员可以在CAD环境中方便地创建、获取、更新、修改产品数据信息。

第一层通讯关系:CAD系统与PDM服务器的通讯，工作站的CAD小组通过Inventor接口直接与PDM服务器进行数据信息的双向通讯;

第二层通讯关系:PDM客户端与服务器的通讯，局域网内的产品数据管理人员可以通过PDM客户端与服务器通讯，进行产品信息的管理;

第三层通讯关系:Internet浏览器与PDM Web服务器的通讯，互联网上的产品数据管理人员可以通过Internet Explorer浏览器登陆PDM的WEB服务器，间接与PDM服务器通讯执行管理操作。

通过Inventor将TeamCenter和NetMeeting集成，一方面实现了网络环境中的协同设计功能，另一方面保证CAD模型文件与PDM系统的信息一致。有效地支持企业级产品数据的管理，为实现网络中的协同工作提供了可靠的环境。这种基于PDM的协同设计原型系统是面向Internet和Intranet的，即:在企业内部网Intranet或局域网中，能够实现设计人员间实时交流设计思想，共享应用程序、传输数据文件，支持协同设计中“人一人交互”技术;在互联网Internet中，协同工作小组成员可以通过网络会议浏览设计文件，通过浏览器登录WEB服务器对产品数据进行管理。

3、协同设计交互技术的实现

Inventor软件是Autodesk公司开发计算机辅助设计软件，它具有强大的参数化三维实体造型能力和自适应装配功能。软件的自适应技术能够自动改变参数，以对相关的零部件做出符合设计意图的修改，与参数化造型相结合代表了当今先进的CAD技术。

Inventor为协同设计中的项目文件提供了共享及半隔离、隔离3种状态，有效地管理同项目下的异地设计人员对不同工作区的CAD文件检人检出及传递，为协同设计提供了可靠的访问权限的控制。特别是针对网络传输多媒体的需要，Inventor集成TMicrosoft公司提供了NetMeeting系统，一方面可以利用电子会议(包括白板、语音、视频等工具)支持成员间进行讨论。在会议开始时，主持人具有Inventor进程的控制权。其他人要执行Inventor操作，可以在图形窗口中双击鼠标，发送请求信息。如果主持人接受，他将获得进程的控制权，并可以执行通常的Inventor操作。另一方面可以利用应用共享功能，使一人对CAD文件进行操作，其它成员均能在自已的终端上看到操作过程和结果。满足了一般的协同设计需求，它适用于异地协同设计小组通过网络交流设计思想，在线协商讨论，实时浏览CAD模型文件，从而达到协同设计的“人-人交互”。

这种以NetMeeting为协同工具的协同设计系统在局域网和企业内部网已达到实用阶段，但在互联网中的实时交互技术还不成熟仍处子试验阶段，所以是否能够利用Net-Meeting进行远程实时协同工作还有待于继续研究。

4、结束语

本文结合当前国内大型企业的设计现状，研究在互联网及企业内部网中基于CSCW和PDM系统的协同设计系统，从研究网络环境下PDM系统对协同设计的管理支持人手，提出T面向InlerneVIntranet支持CSCW的B/S和C/S混合模式的PDM系统，并通过CAD系统与NetMeeting的集成功能实现了异地环境中“人一人交互”的协同设计方法;通过TeamCenter产品数据管理系统对以AutodeskInventor为核心的CAD系统的集成，构建出WEB环境中基于PDM的协同设计原型系统，达到推动协同设计进人实用化的目的。