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基于Inventor的协同设计研究

2009-04-20 09:41:34

    21世纪,经济竞争是世界各国竞争的焦点和世界发展的重要推动力,对制造业而言,每个企业都面临着持续多变和不可完全预测的全球化市场竞争,竞争的核心是以知识为基础的新产品的竞争。近二十年来,人们将制造技术与飞速发展的信息技术、自动化技术、现代管理技术与系统技术有机融合,逐渐形成了新一代先进制造技术。先进制造技术十分重视产品设计问题,从而使先进设计技术成为先进制造技术的核心之一,先进设计技术离不开CAD技术。现代CAD技术所追求的设计网络化要求能支持动态联盟中协同设计所需的环境与设计技术。

    协同设计

    协同设计是先进制造技术中并行工程运行模式的核心。协同设计的思想摒弃了传统的串行设计,提出建立以人际合作关系为基础的群体协同工作模式,在产品设计阶段尽早考虑产品寿命周期中各种因素的影响,全面评价产品设计,以达到设计中的最优化最大限度消除隐患。

    协同设计是指为了完成某一设计目标,由两个或两个以上设计主体(或称专家),通过一定的信息交换和相互协同机制,分别以不同的设计任务共同完成这一设计目标。协同设计具有如下特点:

    (1)多主体性。是指设计活动由两个或两个以上设计专家参与,而这些设计专家通常是相互独立的,并且各自具有领域知识、经验和一定的问题求解能力。

    (2)协同性。具有一种协同各个设计专家完成共同设计目标的机构,这一机构包括各设计专家间的通信协议、通信机构、冲突检测和仲裁机制。

    (3)共同性。多设计专家要实现的设计目标是共同的,他们所在的设计环境和上、下游的信息也是一致的。

    (4)引灵活性。参与设计的专家数目可以动态地增加或减少,协同设计的体系结构也是灵活的、可变的。

    1  协同设计中的关键技术

    (1)共享知识表达与语义一致化。即如何为多个设计专家提供适宜的表达机制和通信语言机制,为多专家知识的共享、交换和集成提供有效的设施。

    (2)冲突检测和解决。协同设计中,各个多学科专家小组之间的设计目标、设计方案和设计对象小可避免地存在冲突(矛盾),可以说,冲突是协同设计过程中的一个本质现象,

    而冲突的解决过程正是各学科专家小组之间相互协调,达到整体最优的过程。

    (3)协同式体系结构。支持各专家间合理有效通信的体系结构是任何一个分式系统的关键问题。有效的体系结构和通信协议,可以降低协同设计的复杂度,是真正实现知识集成

    和交换的关键。

    2 基于Inventor的协同设计

    Inventor是Autodesk公司开发的、为机械设计准备的辅助系统,是一个参数化/变量化特征建模的三维设计软件,整个设计是在装配中进行,或者基于装配关系进行。装配的基础要素是相关的零件:零件是由若干参数化的可以基于装配关系的特征堆砌而成。

    多人几乎同时进入一个产品的设计是CAD的必然结果。设计数据的公用、共享、关联,是协同设计必须做到的基本要求。这种关联,一定是在产品装配关系的基础上描述的,而可能的冲突,主要也表现在机构装配的冲突、干涉、功能是否正确等方面。而Inventor对此所提供的能力,已经能够相当完整地以设计项目为线索,自动管理相关的文件,比较完整地解决零部件非图形信息的创建、记录、提取和进一步使用的问题。在网络设计组的模式下,在并行设计的模式下,Inventor的项目管理功能将大大地方便这个设计数据的管理和控制,而不需要其他管理软件的介入。

    在协同设计过程中,会发生多个人修改同一个零件的可能。为了防止这样不确定的结果出现,需要做可能的限制。为此,我们充分利用Inventor的“项目-选项中的设置”,参见图1。

Inventor项目参数设置界面

    Inventor项目参数设置界面

    (1)多用户可设置模式为“关”、“共享”或“半隔离”,参见图2选定这个项目,在右键菜单中可见。非关闭模式,将启动“文件检出警报系统”,并控制项目工作组的文件属性。这种条件必须定义工作组路径,否则项目模式将还原为“关”。要在开始使用项目之前,就设置多用户相关参数。各种可能解释如下:①关:独自工作,项目中的所有文件都位于一个位置(库位置除外)。②共享:确定的协同设计关系,己明确定义并分布在多个文件夹中。要定义工作组路径。③半隔离:为协同设计的工作组和单个设计者提供最大的灵活性。需要定义工作组路径和工作空间以便进行编辑。

    (2)使用相对路径。选定这个项目,在右键菜单中可见。参见图3。若设置成:“真”(启用),在项目中指定目录时,将基于项目文件设置路径。相对路径使用DOS表示法的前导句号进行标记,以表示相对于项目的主文件夹。相对路径从存储项目文件夹的同一位置开始。

Inventor多用户及相对路径参数设置

    Inventor多用户及相对路径参数设置

    (3)第三方。如果使用PDM系统控制文件管理,则“第三方”将设为“真”

    (4)保存时保留旧版本。设置这个项目中存放在、Old Versions文件夹中的最多的老版本数量。首次在项目中存文件,即创建该项目的、Old Versions文件夹。编辑修改后保存文件时,

    早期版本将自动存储到、Old Versions文件夹中。当旧版本数己经达到设置的最大值,最旧的版本将被删除,其位置给后来者。

    在我们与一家印刷企业的合作项目中,我们充分利用Inventor的该功能轻松实现了协同工作组在产品三维建模及装配中的数据管理问题,对不同的工作组成员根据其工作范围的权限进行相关的限制,从而保证产品的零件模型的实时更新,装配休的自动更新,提高设计组的工作效率和设计质量。

    3 结论

    在现代工业产品设计中,CAD技术的应用己相当普及,设计标准、技术、工具不断更新,加之市场需求的不断变化,使得传统的串行设计方法满足不了这种高复杂性、时效性和动态性的要求。而设计活动本身就具有层次性、多源性、分布性和协同性。因此,协同设计技术的研究和发展必将使CAD技术的应用跃上一个新的台阶。

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