【文章內(nèi)容簡介】 ................................................................................................ 43 淮海工學院二 〇 一四 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 頁 共 43 頁 1 引言 課題的研究背景與意義 課題的研究背景 隨著互聯(lián)網(wǎng)和在線協(xié)作技術(shù)的飛速發(fā)展， 信息技術(shù)為工業(yè)企業(yè)提供服務(wù)和支撐的作用 也日 益顯著 。 而大量傳統(tǒng)的機械制造企業(yè)信息化水平不高，加之本行業(yè)的自身特點，其越來越處于競爭劣勢的境地。 當前，機械設(shè)計企業(yè)面臨 市場應(yīng)變能力不強，產(chǎn)品轉(zhuǎn)型快和業(yè)務(wù)流程重組 等困境。面對激烈的市場競爭， 機械 生產(chǎn)企業(yè) 亟需提高對市場響應(yīng)的速度， 提高完成訂單的效率和質(zhì)量。 企業(yè)普遍意識到，應(yīng)用基于網(wǎng)絡(luò)的 協(xié)作平臺 ，將可以有效擺脫上述的處境。 很多機械企業(yè)亟需提高自身的信息化水平。一方面，企業(yè)的管理需要 具備對項目開發(fā)過程中工作流的有效管理能力。 另一方面， 企業(yè)需要獲得 在整個項目期間的文檔 流轉(zhuǎn) 解決方案 。開發(fā)者在協(xié)同作業(yè)中有效管理文件 ，并能嚴格地 將其歸檔 。 從而 釋放內(nèi)部開發(fā)的巨大潛力。 貫穿機械設(shè)計、生產(chǎn)過程的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同平臺 ，將會為相應(yīng)的企業(yè)提供差異化競爭能力的核心信息化技術(shù)。 家用 3D 打印技術(shù)發(fā)展迅速，各種降低 3D 打印機成本的解決方案不斷出現(xiàn)，商業(yè)化的前 景越來越清晰 。 在基于 Web 的協(xié)同設(shè)計制造構(gòu)建運行過程 中 ,開發(fā)者可以積累 協(xié)同制造 Web 方向上 的經(jīng)驗和技術(shù)，研究互聯(lián)網(wǎng)背景下的機械設(shè)計協(xié)同方式，滿足未來進一步的發(fā)展需求。 基于 Web 的信息交換已經(jīng)從單一的文本信息發(fā)展到包含語音、圖像、圖形、文本等多媒體信息的交互。 Web 技術(shù)從 發(fā)展到 時 代，技術(shù)分支多種多樣，并且也已經(jīng)走向成熟。這些技術(shù)上的條件，也為網(wǎng)絡(luò)協(xié)同設(shè)計提供了良好的開發(fā)環(huán)境。 課題的研究意義 該課題的開發(fā)和研究將會加快企業(yè)內(nèi)部協(xié)作生產(chǎn)的速度。通過利用中小機械制造企業(yè)內(nèi)部的 小組開發(fā)，產(chǎn)品的開發(fā)周期將能獲得可觀的縮短。企業(yè)可以有更好的能力，更快地響應(yīng)市場需求，滿足客戶的需求。中小型企業(yè)因為自身財力和發(fā)展的限制，很難去購買高昂的完整生命周期、功能復雜的生產(chǎn)管理軟件。本系統(tǒng)的開發(fā)立足中小型企業(yè)的實際需求，講求實用，滿足適用，定位清晰。可以為相關(guān)企業(yè)提供一個差異化的更適宜的選擇 。 降低機械產(chǎn)品研發(fā)過程的開支，從而降低經(jīng)營風險。制造企業(yè)通過使用 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計 (Networkbased Collaborative Design,NCD)平臺， 將會轉(zhuǎn)變產(chǎn)品設(shè)計和管理的方式，獲得一個質(zhì)的改變。相比于過去，生產(chǎn)相同的產(chǎn)品，將會花費更少的費用和代價。有效地工作流和文檔管理，開發(fā)人員和管理人員的工作效率將會大幅提高，擺脫過去重復而單調(diào)的刻板操作。平臺中的用戶只需關(guān)注當前的淮海工學院二 〇 一四 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 頁 共 43 頁 自身的任務(wù)，完成相應(yīng)的計劃。系統(tǒng)提供的機制，將能保證系統(tǒng)協(xié)同、有序地進行。 不同的設(shè)計人員之間，不同的設(shè)計組織之間，不同的部 門工作人員之間，均可實現(xiàn)資源共享，實時交互協(xié)同參與，合作設(shè)計，避免不必要的重復工作，提高人們協(xié)同工作的整體效率，有助于發(fā)揮員工的創(chuàng)造精神和主動精神。從而提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，縮短產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)周期，降低產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)成本。 問題的定義與簡介 問題的定義 本系統(tǒng) 本系統(tǒng)的目標用戶是中小型機械制造企業(yè)，也可兼容作為學 校的機械學院的教學平臺使用。本系統(tǒng)立足為目標用戶制作適合自身需求，同時也是性價比合理的系統(tǒng)。 一些大型的在線協(xié)同解決方案， 例如著名的 AutoDesk 公司的 Autodesk Buzzsaw大型 web應(yīng)用， 并不適用于 中國的 小型企業(yè) ，一是由于價格高，難以承受，二是這些大型的跨國企業(yè)并不注重本地化進程，其在線的應(yīng)用因為要跨越國界，很難保證其安全性和穩(wěn)定性 。 但這些大型企業(yè)應(yīng)用 所具有的權(quán)限管理、版本控制、 文件共享與歸檔、項目狀態(tài)管理、對設(shè)計專屬文件的查看與處理、多語言支持等，對于本系統(tǒng)的開發(fā)具有重要的參考意義 。 本系統(tǒng)在開發(fā)的過程中，將其汲取其中的實用功能，強調(diào)在用戶工作流上的協(xié)同和圖形文件的集中存儲。 問題的內(nèi)容簡介 中小型機械制造企業(yè)的 開發(fā)協(xié)同過程 具有固定的流程。 以一個 斯特林發(fā) 動機的開發(fā)設(shè)計協(xié)同過程為例。首先在項目列表中，建立 斯特林發(fā)動機 項目。 導入 發(fā)動機 總裝圖 exb 文件， 一系列的 零件 圖紙文檔 就結(jié)構(gòu)化顯示出來，這就是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹。零件部分的開發(fā)過程必然涉及到相應(yīng)的圖紙和文檔，因而，與整個產(chǎn)品樹相關(guān)聯(lián)的就是文檔樹。 整個開發(fā)過程設(shè)計到的圖形和文檔有發(fā)動機的全套三維模型，含零件和總裝。發(fā)動機的運動原理動畫。發(fā)動機的全套二維工程圖。關(guān)鍵零件的詳細工藝、加工代碼。整個項目則對應(yīng)的圖紙、工藝文檔和 3D 文檔。 協(xié)同平臺在整個過程中都要緊密結(jié)合工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計軟件的使用，即眾多的CAD/CAM 軟件。 設(shè)計 軟件 制作好三維圖紙后，上傳到平臺中，即為入庫的過程。設(shè)計過后，各個子文檔圖紙都已經(jīng)準備好了之后，進行裝配操作 ，從而組合成一個完整的產(chǎn)品 。這時一個將多個子圖紙?zhí)幚沓梢粋€完整的產(chǎn)品圖紙的過程。 涉及到 ics 文檔 ，這個整合的過程中，也是在 CAD 軟件中進行中，這是出庫的過程 。這里，也可以看到協(xié)同平臺的一個特點，伴隨著大量的入庫和出庫的操作，網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同系統(tǒng)則是提供集中化的控制中心，從而對產(chǎn)品數(shù)據(jù)有效地管理，避免圖紙文件的丟失。并且可以添加版本控制的功能。協(xié)同化平臺的作用相當于提供了一種對傳統(tǒng)開發(fā)的有效數(shù)據(jù)管理機制。保證 整個開發(fā)過程有序、完整和高效。 淮海工學院二 〇 一四 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 頁 共 43 頁 圖紙上傳到系統(tǒng)所構(gòu)建的文檔樹的時候，可以增加一個三維圖檔瀏覽的功能，可在系統(tǒng)中在線查看。類似的， word 文件也可以嵌入到系統(tǒng)中瀏覽。 顯而易見，越多的文檔可以在線地查看，對于用戶來說就是越方便，這也看到協(xié)同平臺開發(fā)具有可擴展性，協(xié)同平臺可以分階段開發(fā)，以開發(fā)出越來越全面的系統(tǒng)。 首先，機械設(shè)計制造協(xié)同平臺可以讓管理人員建立待開發(fā)機械產(chǎn)品的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹。 本系統(tǒng)提供一系列的方法，可以有效設(shè)置所需項目的所有機械部件，從而，保證產(chǎn)品的順序開發(fā)和工作流的持續(xù)建立。 接著，本平臺 能夠讓設(shè)計人 員有效地 開展產(chǎn)品 設(shè)計， 設(shè)計 和管理 人員可以訪問集中存放的圖紙數(shù)據(jù)，對這些附屬于自身工作流的文檔，可以進行有效的管理。在工作流級別的協(xié)同，這是本系統(tǒng)的一個重要功能 ，也是用戶登入到系統(tǒng)中，首先看到的內(nèi)容 。 系統(tǒng)秉持簡明有效地原則，避免冗余和繁復的權(quán)限和工作流流轉(zhuǎn)的控制，充分發(fā)揮中小型企業(yè)人員有限，可以有效交流的特點，提供了一系列的在線交流方式，以人的能動性，充分高效地協(xié)同開發(fā)。用戶個人中心的電子郵件、新聞公告、日程安排、個人計劃和會議控制等等，提供給了用戶強有力的交流工具。 課題的調(diào)研 國內(nèi)外對于網(wǎng)絡(luò)化 協(xié)同制造的研究與開發(fā)方興未艾，隨著云計算的發(fā)展，呈現(xiàn)出一種加速的態(tài)勢。 美國、德國、日本等 制造強國， 從 80 年代就開始 ，就將生產(chǎn)制造 的數(shù)字化 、 網(wǎng)絡(luò)化 和集成化作為重要的戰(zhàn)略發(fā)展目標 。傳統(tǒng)的制造業(yè)強國，例如，在設(shè)計的協(xié)同和網(wǎng)絡(luò)交互方面有了長足的發(fā)展。計算機支持的協(xié)同設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)化制造、虛擬制造、敏捷制造、實時協(xié)同設(shè)計制造等概念層出不窮。例如，世界設(shè)計軟件巨頭 Autodesk推出的 Autodesk Buzzsaw基于互聯(lián)網(wǎng)的安全聯(lián)機協(xié)作和項目管理服務(wù)，它使項目組保持聯(lián)系，可以集中存儲、管理和共享項目文檔，從而提高項目組 的生產(chǎn)力并降低成本。隨著工業(yè)化的推進，我國在網(wǎng)絡(luò)協(xié)同設(shè)計也不斷發(fā)展。清華大學、浙江大學、南京理工大學、南京航空航天大學等有不同側(cè)重點的研究。這些早期的探索為產(chǎn)品的商品化提供有效地借鑒。目前，市場已經(jīng)有成功的商業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，例如金慧軟件的協(xié)同設(shè)計平臺，緯衡科技的協(xié)同設(shè)計，理正的協(xié)同設(shè)計平臺等。 目前，市場上廣泛應(yīng)用著文件級協(xié)同、圖層級協(xié)同、參數(shù)化設(shè)計、面向圖紙的管理等側(cè)重點不同的商業(yè)應(yīng)用，這是軟件企業(yè)快速順應(yīng)市場，滿足制造企業(yè)最迫切的需求，推出的利益最大化的解決方案。計算機網(wǎng)絡(luò)，尤其是互聯(lián)網(wǎng)，正在不斷滲入制造業(yè) 。未來，協(xié)同平臺功能將會越來越集中，將更加充分使用網(wǎng)絡(luò)，開發(fā)效率得到有效提升。 從長遠看，越來越穩(wěn)定和人性化的 網(wǎng)絡(luò)化 產(chǎn)淮海工學院二 〇 一四 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 4 頁 共 43 頁 品設(shè)計平臺，將會 有力 激發(fā)個人 用戶 的創(chuàng)造力 和創(chuàng)新潛質(zhì) ，借助 3D 打印機，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式也會發(fā)生深刻的變革。 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計具有美好的應(yīng)用前景，但也充滿挑戰(zhàn)，在技術(shù)上和商業(yè)上的應(yīng)用必然是逐漸推進?，F(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計越發(fā)復雜，需要不同領(lǐng)域的專家來協(xié)同設(shè)計。然而，為了在市場的競爭中生存下來，企業(yè)必須縮短產(chǎn)品研發(fā)時間，對于信息的一致性和及時性要求會越來越高，網(wǎng)絡(luò)協(xié)同設(shè)計必然要不斷發(fā)展提高。 可行性分析 經(jīng)濟 可行性 系統(tǒng)的主要投入在前期的開發(fā)過程中，借助于日常桌面類似的 Windows Server 和可視化的數(shù)據(jù)庫，后期的維護和管理很容易并且安全。借助于客戶端已經(jīng)具有的瀏覽器，系統(tǒng)可以得到快速地布署，并且可以實現(xiàn)無縫更新。有些難 題需要克服，但有一些原型可以借鑒，通過充分持續(xù)的開發(fā)，本課題 將可 順利 完成 。 運行在 互聯(lián)網(wǎng)上的協(xié)同平臺， 將讓 機械制造企業(yè) 減少紙質(zhì) 文檔 的使用，避免很多的紙質(zhì)文檔的人工傳遞，從長期來看，這將節(jié)省下不少的費用和大量的時間。同時，借助于服務(wù)器的集中存儲和控制，將保證數(shù)據(jù)的一致性和數(shù) 據(jù)的安全性，避免項目開發(fā)過程中的無謂錯誤和損失。機械制造企業(yè)將信息化開發(fā)平臺整合進公司的開發(fā)流程中，將有諸多裨益。 技術(shù) 可行性 本課題通過使用現(xiàn)在已經(jīng)成熟的 .NET 技術(shù)體系， SQL Server 數(shù)據(jù)庫、工作流管理等技術(shù)，完成系統(tǒng)的開發(fā)，必要時充分使用 Windows 平臺上的相關(guān)接口。系統(tǒng)采用 B/S 架構(gòu) .B/S 架構(gòu)的應(yīng)用充分使用瀏覽器，實現(xiàn)跨平臺優(yōu)點。易于部署和維護。這些都是經(jīng)過市場考驗，成熟的技術(shù)和解決方案。 .NET 是微軟的新一代技術(shù)平臺，為敏捷商務(wù)構(gòu)建互聯(lián)互通的應(yīng)用系統(tǒng)，這些系統(tǒng)是基于標準的， 互聯(lián)的，適應(yīng)變化的，穩(wěn)定的和高性能的。借助于 Visual Studio開發(fā)繼承環(huán)境， 與 SQL Server 高度集成開發(fā)，提升開發(fā)效率。在 .NET 技術(shù)平臺開發(fā)出的產(chǎn)品可以方便地運行在 windows 和 windows server 產(chǎn)品中，因而，服務(wù)器端應(yīng)用的部署，易于維護，操作直觀。 WEB3D 顯示技術(shù)方面，有VRML/X3D JAVA3D SHOCKWAVE3D WEBGL 等技術(shù)，其中， VRML/X3D 采用便捷的文本或 XML 存儲在服務(wù)器。發(fā)展歷史長，技術(shù)成熟并且部署難度較小。因而本課題選擇的 VRML 技術(shù)切實可以開發(fā)使用的。本系統(tǒng)的開發(fā)周期和難度可控，成本支出也是合理的。 操作 可行性 系統(tǒng)開發(fā)并且部署完畢，使用人員在計算機中只需使用瀏覽器，登錄到自己的界面，界面常見，菜單易于使用。這與用戶日常接觸到的 web 應(yīng)用類似，淮海工學院二 〇 一四 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁 共 43 頁 可以快速上手。管理和開發(fā)人員依然使用往常使用的開發(fā)工具，只是使用此平臺，對數(shù)據(jù)進行有效管理，將會比往常有更高的操作效率，避免無效和重復操作。 法律可行性 該系統(tǒng)由開發(fā)人員開發(fā)出來，具有完全的版權(quán)，在法律上并未侵害他人權(quán)利。使用微軟的 .NET 平臺開發(fā)出的產(chǎn)品，借助于 龐大的 windows 用戶群積累的安全措施，將保證網(wǎng)站源程序的安全性，不被他人非法獲取。 2 需求分析 項目背景 機械 制造企業(yè) 對于信息化、聯(lián)網(wǎng)化的協(xié)作平臺的需求是迫切的。低廉的投資，能夠獲得明顯的成功。通過使用協(xié)同開發(fā)平臺，機械制造企業(yè)能在相同的時間內(nèi)，做完更多地產(chǎn)品開發(fā)任務(wù)。能夠在完成項目時，花費更少的時間。 大多數(shù)中小制造企業(yè) 擁有自身公司的網(wǎng)站和電子交易站點。但缺少具有差異化競爭的核心信息化技術(shù)。此現(xiàn)狀下，公司管理人員也具有使用制造信息技術(shù)的意愿，希望提升企業(yè)的決策和業(yè)務(wù)流程。中小制造企業(yè)的 業(yè)務(wù)流 程從訂單開始，人工式地制定開發(fā)計劃，并且需要參考庫存情況。決策過程也就提升不上去。這樣的信息屏障，也體現(xiàn)在開發(fā)人員的開發(fā)過程中，多種分散式的溝通方式并不能有效地管理溝通的信息。大量數(shù)據(jù)將會丟失。管理者 的決策也會因為缺乏有效地記錄平臺，導致重復命令、低效管理乃至錯誤領(lǐng)導。 因而，相關(guān)企業(yè)必須尋找到有效地信息溝通的集中控制和管理平臺，對整個開發(fā)過程中的開發(fā)、管理和圖紙都能有效地協(xié)同。 基于 Web 的機械產(chǎn)品設(shè)計制作 就應(yīng)運而生 ， 其 將能有效地打破地域的限制，強化企業(yè)內(nèi)部開發(fā)的協(xié)同，乃至于和合作企業(yè)間的有效互動和配套生產(chǎn) 。 家用 3D 打印技術(shù)發(fā)展迅速，各種降低 3D 打印機成本的解決方案不斷出現(xiàn)，商業(yè)化的前景越來越明朗。在 基于互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同設(shè)計制造的開發(fā)和探索 中 ,開發(fā)者可以積累協(xié)同制造 網(wǎng)絡(luò)化 解決方案 的經(jīng)驗和技