協(xié)同設計系統(tǒng)及實現(xiàn)技術

1、第26卷第8期2007年8月煤炭技術CoalTechnolOKrVVoi26，No8Aug，2007協(xié)同設計系統(tǒng)及實現(xiàn)技術8軍(河南龍宇國際貿(mào)易有限公司，河南永城476600)摘要：介紹了協(xié)同設計的內(nèi)涵、特點和關鍵技術，分析了協(xié)同設計的體系結構和基本功能模塊。重點闡述協(xié)同設計實現(xiàn)的支持工具，并對其進行了分析和論述，為實時協(xié)同設計系統(tǒng)的實現(xiàn)奠定了基礎。關鍵詞：協(xié)同設計；協(xié)同工作；關鍵技術；計算機應用中圖分類號：TH12文獻標識碼：A文章編

2、號：1008—8725(2007)08—0149—02CoUaborativeDesignSystemandTechnologiesofRealizationYA0Jun(HenanlongyaInternationalTsaoleCo，LtdfYongcheng476600fChina)Abstract：Thispaperintroducetheintentionandfeaturesandkeytechnologiesofcolla

3、borativedesign，analysethearchitectureandbasicfunctionalmodulesofthecollaborativedesignEmphaticallyexpoundthesupporttoolwhichmaketherealizationofcollaborativedesign，andmakeanalysisandexposition，establishthefoundationofthe

4、real—timecollaborativedesignsystemimplementationKeywords：collaborativedesign；collaborativework；keytechnologies；computerapplication0前言目前，在制造業(yè)的傳統(tǒng)設計方法中，使用單用戶CAD系統(tǒng)進行產(chǎn)品設計成為主流。但是隨著設計的工程項目越來越多、越來越大，使用和參加的人數(shù)目益增多，采用單用戶CAD系統(tǒng)已不能滿足設

5、計需要。主要表現(xiàn)為設計者之間不能通過系統(tǒng)進行信息溝通和信息共享，以至造成重復設計、數(shù)據(jù)不一致和反復拷貝等情況，影響了工程設計質(zhì)量和進度。因此，開發(fā)支持網(wǎng)絡環(huán)境下多用戶進行協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)的CAD系統(tǒng)，滿足越來越多的產(chǎn)品設計需求是CAD技術的一個發(fā)展方向。由120萬t／a提高到210萬t／a以上水平。礦井主采煤層為二迭系山西組二。煤，屬于典型“三軟”不穩(wěn)定厚煤層。煤層平均厚度7m，有一綜兩炮3個工作面達到礦井生產(chǎn)能力，其中綜采工作面占礦井總產(chǎn)

6、量2／3。由于32051綜放工作面在2005年8月突水被迫停產(chǎn)，該面底板注漿加固改造預計時問長，不確定因素較大，為穩(wěn)定礦井產(chǎn)量，確保礦井一綜兩炮的生產(chǎn)格局，需要加快接替面32003綜放工作面的施工和安裝進度。32003工作面走向長度1760m，傾斜長130m，煤層平均厚度108m，可采儲量240萬t，上下副巷、切巷、中聯(lián)巷設計斷面為114m的“型鋼支護；煤層頂板：老頂砂巖厚度43m，灰色、中粒f=6，直接頂泥巖厚度45m，深灰色，f=4

7、—5，偽頂炭質(zhì)泥巖厚度05m，灰黑色，f=1—2；煤層底板：直接底砂質(zhì)泥巖厚度lOm，老底璐灰?guī)r厚度3m，灰色、堅硬致密，，=4—5；煤層相對瓦斯涌出量6—8m／t，變異系數(shù)2815％，爆炸指數(shù)l499％；工作面設計需要安裝中問液壓支架86臺，型號為：ZFZ一3600／19／28DA；端頭液壓支架4臺，型號為：ZFG一4000／21／30P；采煤機型號：MG200／490W；轉(zhuǎn)載機型號：SZZ一764／200；破碎機型號：PLM1000

8、；膠帶輸送機型號：SSJ一1000／2160S；前部輸送機型號：SGZ7641400；后部輸送機型號：SGZ一630／264；乳化液泵2臺，型號為：WRB一315／315；變壓器2臺，型號為：KSGZY—lo00KvA。1巷道施工組織及設備安裝技術11掘進技術原來2個掘進工作面進行上、下副巷的掘進，為了加快施工進度，經(jīng)反復技術論證、對比，決定安排3個掘進隊進行施工，在巷道布置上又增加1條中聯(lián)巷來滿足3個掘進工作面施工的需要，下副巷采用綜

9、掘，中聯(lián)巷及上副巷采用炮掘來提高單進水平，月總進尺由原來的4OOm增加到650m。12通風技術掘進工作面采用壓人式局部通風，隨著施工距離的延長，需要改變局扇的通風性能，根據(jù)巷道斷面狀況，更換了大功率局扇，功率由原來的28kW增加到230kW，風筒直徑由原來的600mm增加到800mnl，提高風量保汪安全生產(chǎn)。13安裝液壓支架技術131二次成巷擴修技術由于安裝綜采工作面需要大的斷面，而該礦屬于“三軟”煤層，礦山壓力顯現(xiàn)非常明顯，大斷面巷道

10、變形嚴重，所以不能一次成巷，為了減少切巷礦山壓力和安裝支架困難，必須二次成巷；采用風鎬快速掘進方案，37Ill30Ill木對支護，二次成巷的出煤直接運至工作面下切口下幫預先掘進的硐室、巷道做成以后并全斷面打上l梁3柱的5行抬棚。132組裝、運輸液壓支架技術在工作面以外一110大巷做一個組裝硐室。硐室內(nèi)安裝天車，利用天車進行組裝液壓支架，由原來組裝2架增加到4架。這樣不但加快了組裝支架速度，而且減少了組裝硐室到工作面切口的運輸量和運輸環(huán)節(jié)

11、。另外，這次上副巷采用SQ一1200／80型無極繩絞車實行連續(xù)運輸，大大提高了運輸效率和安全系數(shù)，為快速安裝液壓支架打下良好基礎。133安裝液壓支架工藝技術在上切口向下運輸支架時，尾部在后、頂梁在前，到達安裝地點以后，利用錨連、千斤頂、液壓支柱使支架旋轉(zhuǎn)9o。的扇形即可到位，與以前安裝支架尾部在前、頂梁在后，由原來每班安裝2架到現(xiàn)在每班安裝4架，安裝速度提高一倍。14其它綜放設備的安裝技術(1)安裝下副巷轉(zhuǎn)載機和膠帶輸送機的技術方案研究

12、與實施。這次采用安裝下副巷轉(zhuǎn)載機和膠帶輸送機與二次擴修成巷、安裝支架、前后部輸送機、采煤機、設備列車、變壓器、泵站、電纜等平行作業(yè)，這也為安裝綜采設備縮短時問。(2)安裝前后部輸送機的技術。這次經(jīng)技術改造，把底托架與C’型槽合二為一，一次安裝好。第二次安裝電纜槽和齒軌，合二次為一次安裝并與安裝支架平行作業(yè)，減少了安裝時間。另外這次還采用了安裝支架與后部輸送機平行作業(yè)，達到了快速安裝的目的。(3)鋪設上副巷軌道技術。為了加快綜采安裝進度，

13、決定采用每掘進出200m巷道，開始鋪設軌道，達到運送綜采設備的要求，為整體綜采設備安裝節(jié)約了時間。2結束語(1)經(jīng)過以上各個方案的實施，全部貫通掘進準備工程提前4個月完成，安裝綜采設備提前19d完成。(2)安全方面也創(chuàng)下了安裝綜采以來零事故紀錄。(3)安裝工藝的創(chuàng)新點：①安裝前部輸送機電纜槽和齒軌與安裝支架同步；②安裝后部輸送機與安裝支架同步；③在切口向下運輸、安裝支架時，尾部在后，頂梁在前。(4)前部輸送機的技術改造為這次安裝加快了速

14、度，節(jié)約了時問。(5)利用掘進機提高單進水平、巷道布置設計、二次擴巷掘進工藝也是這次提前完成綜采設備安裝的重要因素。(6)在一110大巷做一個組裝硐室，硐室內(nèi)安裝天車，利用天車進行組裝液壓支架，為以后工作面快速安裝綜放支架和設備，打下了堅實基礎。收稿日期：2007—05—15；修訂日期：2007—06—05作者簡介：姚軍(1971一)，河南永城人，工程師，1993年畢業(yè)于焦作礦業(yè)學院機械工程系機械制造專業(yè)，現(xiàn)在河南龍宇國際貿(mào)易有限公司從

15、事機電技術管理工作，曾發(fā)表專業(yè)論文多篇，Tel：0370—5197033。維普資訊150煤炭技術第26卷1協(xié)同設計的特點和體系結構11協(xié)同設計的特點盡管協(xié)同設計在不同應用領域(或為了不同的協(xié)作目的)所構建的系統(tǒng)有所差異，但通常具有以下共同的特點lj：(1)分布性。協(xié)同設計是一個分布式系統(tǒng)，設計者可分布在世界各地，不受地域限制；(2)面向任務具有時效性。一個任務，多個用戶，而且任務完成群組就解體，對于新的任務重新組建新的協(xié)同設計群組；()

16、并發(fā)性和一致性。系統(tǒng)允許用戶同時操作，需要維護數(shù)據(jù)的一致性：(4)異構性。協(xié)同設計系統(tǒng)經(jīng)常是跨部門、跨企業(yè)、跨行業(yè)的，因此它們工作平臺具有異構性，主要體現(xiàn)在共享的數(shù)據(jù)源、求廨知識的表達方式以及使用的操作系統(tǒng)、硬件結構等方面；此外，協(xié)同設計還具有共享性、開放性、可靠性等特點。12協(xié)同設計的體系結構從協(xié)同設計的特點和要求出發(fā)，它的體系結構必須包括用戶層、協(xié)同應用服務層和數(shù)據(jù)庫服務層。用戶層為用戶提供統(tǒng)一的協(xié)同設計界面，使設計人員方便地進行預

17、期的功能操作。應用服務層包括協(xié)同應用和網(wǎng)絡通信，主要負責協(xié)同活動的發(fā)起、終止，維護協(xié)同過程中用戶的加人、退出等協(xié)同控制，實現(xiàn)各設計人員之間的數(shù)據(jù)交換和功能交互，同時利用網(wǎng)絡技術提供網(wǎng)絡協(xié)同工具，保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)、用戶控制命令、協(xié)同信息等能正確到達各用戶。數(shù)據(jù)層提供各種共享數(shù)據(jù)庫，并利用PDM管理系統(tǒng)來管理這些數(shù)據(jù)，以保證數(shù)據(jù)在任何時刻的完整性、統(tǒng)一性和版本的正確性。2協(xié)同設計的功能模塊和關鍵技術21協(xié)同設計的功能模塊協(xié)同設計系統(tǒng)主要由協(xié)同工

18、作系統(tǒng)、協(xié)同設計系統(tǒng)、分布式產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、安全控制、決策支持和協(xié)同工具等功能模塊組成4J。(1)協(xié)同工作系統(tǒng)：它包括協(xié)同系統(tǒng)管理和協(xié)同工作管理2個子模塊。前者對整個系統(tǒng)進行有效管理，后者負責對協(xié)同設計過程進行管理，統(tǒng)籌安排開發(fā)中的各種活動和資源。(2)協(xié)同設計系統(tǒng)：它提供系統(tǒng)的設計功能。設計人員在數(shù)據(jù)庫的支撐下，利用該模塊進行協(xié)同設計(包括設計計算、結構設計和分析等)。(3)分布式數(shù)據(jù)管理：該模塊對所有產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息、系統(tǒng)資源和知識信息等

19、進行組織與管理。(4)安全控制：該模塊負責對進人系統(tǒng)的用戶、協(xié)同過程中的數(shù)據(jù)訪問和傳輸進行安全控制。(5)決策支持：它為協(xié)同設計提供決策支持工具(包括約束管理和群決策支持等)。(6)協(xié)同工具：該模塊為協(xié)同設計提供通訊工具(包括視頻會議、文件傳輸和郵件發(fā)送等)。22協(xié)同設計的關鍵技術協(xié)同設計涉及的關鍵技術有6J：(1)協(xié)同工作管理技術。包括項目管理和工作流程管理技術；(2)分布式數(shù)據(jù)管理技術。包括支持分布環(huán)境、版本控制管理和權限管理等技術

20、；(3)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫技術。它是數(shù)據(jù)庫技術與網(wǎng)絡技術兩者的有機結合，使數(shù)據(jù)庫技術與網(wǎng)絡技術的優(yōu)點集于一體，支持CSCD對大量信息的調(diào)用和傳輸；(4)面向?qū)ο蠹夹g。該技術把某一產(chǎn)品數(shù)據(jù)和相關產(chǎn)品或操作的集合在一起進行封裝，便于網(wǎng)上傳輸和共享；(5)安全技術。它包括訪問控制和數(shù)據(jù)安全傳輸；(6)異地協(xié)同工作技術。如Netmeeting、e_mail、Agent技術、CORBA技術等；(7)協(xié)同工作中的沖突消解。此外，還包括標準化技術、網(wǎng)絡基本技

21、術等。在這些關鍵技術中，有的研究理論已比較完善，如網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫技術、面向?qū)ο蠹夹g以及網(wǎng)絡基本技術等，但協(xié)同設計的管理技術、協(xié)同工作中的沖突消解技術還處于探索階段。等的支持。二維捷l覽批注工具由3個模塊，即瀏覽模塊、批注模塊和通訊模塊構成。瀏覽模塊處理圖檔的顯示、本地用戶和遠程用戶的瀏覽交互操作等。批注模塊顯示批注信息并處理本地和遠程用戶的批注交互操作。通訊模塊在客戶，服務器問傳遞經(jīng)編碼的各種操作信息。該工具瀏覽部分在CIMMETRY公司的

22、VCET庫基礎上實現(xiàn)，批注模塊在MARKUPAPI基礎上實現(xiàn)。系統(tǒng)底層支持為網(wǎng)絡協(xié)議、操作系統(tǒng)和硬件等。協(xié)同瀏覽批注工具實現(xiàn)了以產(chǎn)品的三維模型和二維模型為媒介的異地實時協(xié)同交流。對三維模型實現(xiàn)瀏覽批注，為設計人員提供了可視化的、直觀的交流環(huán)境，再現(xiàn)了產(chǎn)品的逼真三維幾何模型；對二維圖紙文檔實現(xiàn)捷l覽批注，使設計人員對產(chǎn)品的精確幾何參數(shù)、約束配合關系以及文檔說明有了清晰的了廨。該工具極大了提高了設計人員之間的實時交流效率，減少了交流過程中可

23、能產(chǎn)生的誤解，縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期。32短訊交流工具以產(chǎn)品模型為媒介的異地協(xié)同交流在一定條件下并不能完全滿足設計人員的需求，如果設計人員需要其它方面信息的溝通，使用類似于聊天系統(tǒng)的方式能夠為他們提供更便利的交流手段。會議參與者狀態(tài)顯示器列出了所有參與會議人員的用戶名、IP地址、發(fā)言狀態(tài)以及去留狀況，某個成員可以根據(jù)情況以單播的形式向另外一位成員發(fā)送聊天信息，也可以以廣播的形式向所有成員發(fā)送信息。當參加會議成員因為特殊的原因需要提前發(fā)言或者

24、其他要求時，可以向會議發(fā)起人發(fā)送請求，會議管理人員可以根據(jù)實際情況考慮并滿足他的要求。如果某個用戶對另外一個用戶批注的意見有什么疑問，不便于通過批注解決疑問時，也可以通過和那個用戶發(fā)送信息取得聯(lián)系并就模型的設計交流意見。短訊交流工具成為協(xié)同瀏覽批注工具的很好補充。33協(xié)同虛擬裝配工具該工具將來自不同CAD系統(tǒng)的模型以Intemet的使能數(shù)據(jù)格式VRML為載體，實現(xiàn)單人或群體異地協(xié)同產(chǎn)品預裝配，可以檢驗來自不同任務組的零部件的可裝配性，或

25、對產(chǎn)品進行可視化協(xié)同評價。在產(chǎn)品VRML模型的基礎上，還支持多用戶協(xié)同完成產(chǎn)品的裝配工藝規(guī)劃，如裝配順序和裝配路徑規(guī)劃，并將結果嵌人到VRML模型文件中，供Web捷l覽器播放，用作對裝配操作人員的培訓?；蚬┛蛻簟⒐芾砣藛T查閱。同時，還實現(xiàn)了裝配仿真、裝配規(guī)劃、干涉碰撞檢測等功能，并可支持多用戶實時在線協(xié)同工作，為協(xié)同設計提供了一種有效的工具。34協(xié)同信息管理工具在協(xié)同設計中，為了保證協(xié)作內(nèi)容的重用性，必須對協(xié)同信息進行有效的管理。協(xié)同信

26、息管理工具能夠?qū)f(xié)同會議期間討論的內(nèi)容進行統(tǒng)一的分類存儲，支持協(xié)同用戶對協(xié)同內(nèi)容的查詢、統(tǒng)計、分析。該工具將利用SQLServer數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對協(xié)同信息實現(xiàn)系統(tǒng)的管理，工具的開發(fā)主要涉及到信息接收系統(tǒng)、信息存儲系統(tǒng)、信息提取系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。4結束語協(xié)同設計是一種多學科交叉的現(xiàn)代產(chǎn)品設計方法，正處于蓬勃發(fā)展階段，在研究應用中，有一些問題值得思考。(1)要從產(chǎn)品設計出發(fā)來建立真正支持產(chǎn)品設計的開發(fā)過程模型和系統(tǒng)。(2)協(xié)同設計是一門新興的交

27、叉學科，不僅技術沒有統(tǒng)一的標準，而且術語概念理論體系也無統(tǒng)一的定義。而一門技術要發(fā)展，制訂統(tǒng)一規(guī)范是必要的。(3)研究系統(tǒng)的目的在于它的應用。文中論述的實時交互型協(xié)同設計系統(tǒng)支持異地協(xié)同設計人員之間同步地進行信息傳遞，并保證數(shù)據(jù)的一致性；滿足協(xié)同設計人員之間異構環(huán)境下的信息交流；支持異構產(chǎn)品設計信息的集成和共享；支持多個協(xié)同設計工具的集成。這些協(xié)同設計工具豐富了協(xié)同工作的手段，提高了協(xié)同工作的效率。該系統(tǒng)不僅可以用于設計人員之間的交流合

28、作，還可以用于各部門非設計人員之間或者企業(yè)與供貨商和客戶之間的意見交流，對于提高企業(yè)競爭力有重要的意義。參考文獻：[1]楊會霞，崔鳳魁，李春梅計算機支持的協(xié)同設計理論與發(fā)展[J]2004，25(3)：35—383協(xié)同設計支持工具L2J31協(xié)同瀏覽批注工具的設計與實現(xiàn)r3]VRML瀏覽批注工具作為Aetivex控件，用戶可將該控件嵌人到應用系統(tǒng)中，實現(xiàn)對VRML格式三維模型的協(xié)同瀏覽與批注功能的『4]集成。該工具主要由3個功能模塊構成，即

29、模型顯示模塊、用戶交互模塊和通訊模塊。模型顯示模塊實現(xiàn)VRML模型的渲染。用戶交互『5]模塊根據(jù)用戶操作對場景進行修改，如改變視點、批注等。通訊模塊實現(xiàn)用戶間的通訊，它將用戶的各種操作編碼后傳遞給其它用戶，經(jīng)r6]解碼后在其它用戶的計算機上顯示出來。工具底層需要網(wǎng)絡協(xié)議(用于用戶問通訊，該工具采用TCP／IP協(xié)議)、操作系統(tǒng)和系統(tǒng)硬件裘建新，周炳海，王明紅，等現(xiàn)代制造中的分布式協(xié)同設計[J]機械制造，2002，(8)：7—9王燕濤，黃克