基于AUTOCAD協(xié)同設(shè)計支持系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

1、收稿日期:2002202221基金項目:遼寧省自然基金(20022009號資助;沈陽市科委基金課題(沈科計合20000170、20000141號資助.作者簡介:劉志剛,碩士研究生,研究方向為PDM 、CSCD ;尹朝萬,研究員,博士生導師,研究方向為企業(yè)信息化、分布式計算技術(shù);羅煥佐,副研究員,研究方向為供應(yīng)鏈、知識管理.基于AUT OCAD 協(xié)同設(shè)計支持系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)劉志剛,尹朝萬,羅煥佐(中國科學院沈陽自動化研究所,遼寧沈陽110016摘要:協(xié)同設(shè)計是網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計制造關(guān)鍵技術(shù).給出了通過鼠標消息協(xié)同的方法,基于AU TOCAD 網(wǎng)絡(luò)化同步或異步協(xié)同設(shè)計的實現(xiàn)方法與機制,并設(shè)計開發(fā)了支持AU

2、TOCAD 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計工具,為企業(yè)與企業(yè)間的設(shè)計用戶或網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計制造服務(wù)中心與用戶間實現(xiàn)異地協(xié)同設(shè)計提供了實用有效的軟件工具系統(tǒng).關(guān)鍵詞:協(xié)同設(shè)計;AU TOCAD ;網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計制造中圖分類號:T P 391,TH 166文獻標識碼:A 文章編號:100021220(20040921612204D esign and I m plem en ta tion of AUT OCAD -Ba sed Collabora tive D esign SystemL I U Zh i 2gang ,Y I N Chao 2w an ,LUO H uan 2zuo(S heny ang Institu

3、 te of A u to m a tion ,Ch inese A cad e my of S ciences ,S heny ang 110016,Ch ina Abstract :Co llabo rative design is one of critical techniques of the netw o rk designing and m anufacturing .T he CSCD system w h ich could w o rk in synch ronous o r asynch ronous modes by the m ean of transferring

4、the mouse m essages among the computers w as p resented .T he AU TOCAD 2based CSCD too l w h ich is a p ractical and effective fo r realizing co llabo rative design among the distributed designers o r betw een the netw o rk designing and m anufacturing service center w ith its users has been designe

5、d and developed .Key words :co llabo rative design ;AU TOCAD ;netw o rk designing and m anufacturing1前言企業(yè)間或企業(yè)集團對設(shè)計圖紙資源的共享,遠程異地的同步或異步協(xié)同設(shè)計技術(shù)與實現(xiàn)方法是企業(yè)尤其是中小型企業(yè)間合作實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計制造的重要關(guān)鍵技術(shù)123.也是網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計制造服務(wù)中心(網(wǎng)站為異地企業(yè)設(shè)計小組的設(shè)計者提供遠程協(xié)同設(shè)計服務(wù),開發(fā)新產(chǎn)品的重要設(shè)計工具.在當前的CAD 軟件中,AU TOCAD 的應(yīng)用范圍非常廣.因此,開發(fā)基于AU TOCAD 的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)有突出的實際意義.在這個

6、問題上,目前有幾種解決辦法,最常見的方法是網(wǎng)絡(luò)白板方式,如新版的AU TOCAD 20024,調(diào)用M icro soft W indow s 中N ETM EET I N G 的方式實現(xiàn)網(wǎng)上設(shè)計討論,但其支持協(xié)同設(shè)計的功能有限.另外也可以通過對AU TOCAD 的二次開發(fā),傳輸每次修改的信息來實現(xiàn)協(xié)同,但作為第三方軟件開發(fā)者,想要把協(xié)同功能開發(fā)的比較完全也很困難.當然利用E 2m ail 來傳遞圖紙也算是一種方便靈活的協(xié)同設(shè)計,只是這是一種異步方式,對要求具有實時性的異地協(xié)同系統(tǒng)就不實用了.基于互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的異地協(xié)同設(shè)計系統(tǒng),關(guān)心的焦點應(yīng)該是如何在線協(xié)同,如何實現(xiàn)設(shè)計者之間設(shè)計信息的同步交流,

7、如何使本地設(shè)計修改等信息在異地的計算機上是可見的,這是實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)的關(guān)鍵.事實上,作為通用的設(shè)計軟件,AU TOCAD 的主要用戶多為中小型公司和個人,協(xié)同的主要任務(wù)是能夠使設(shè)計者之間或各個部門(機械、電氣、加工、裝配的設(shè)計制造者或設(shè)計過程中各個角色(負責人、設(shè)計者、用戶代表等之間進行實時溝通協(xié)調(diào).為此,我們設(shè)計的基于AU TOCAD 的協(xié)同工具主要是提供異地設(shè)計實時、同步可見功能,同時集成其它輔助工具,實現(xiàn)多部門、多人的協(xié)同設(shè)計和設(shè)計信息的交流,支持網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計制造.為滿足客戶的實際需要,本系統(tǒng)作為一種設(shè)計交流工具,允許同步、異步的發(fā)布和設(shè)計修改,提供協(xié)同選擇.系統(tǒng)的協(xié)同對同一用戶或不同的

8、用戶可以有不同的方式,有的可以同步,有的可以異步,體現(xiàn)了協(xié)同設(shè)計群策群力、靈活自如的特點.本文給出一種面向AU TOCAD 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計支持系統(tǒng)的基于鼠標消息協(xié)同的方法,以及網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)的實現(xiàn)機制.2協(xié)同設(shè)計支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.1系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)圖1(見下頁為系統(tǒng)的用戶(設(shè)計部門組織結(jié)構(gòu)圖.系統(tǒng)中,各用戶與企業(yè)信息服務(wù)中心或網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計制造第25卷第9期2004年9月小型微型計算機系統(tǒng)M I N I -M I CRO SYST E M S V o l 125N o .9Sep .2004服務(wù)中心采用B S 結(jié)構(gòu),用戶通過訪問信息服務(wù)中心網(wǎng)站來獲得協(xié)同設(shè)計信息,呼叫小組成員,下載初始設(shè)計圖紙,參

9、與協(xié)同設(shè)計討論.在設(shè)計小組建立后,通過協(xié)同工具, 用戶間形圖1用戶組織結(jié)構(gòu)圖F ig .1D istributi on of users成對等的小組,針對圖紙進行設(shè)計、討論,信息直接發(fā)送至目的(不必經(jīng)服務(wù)中心,建立網(wǎng)狀的用戶協(xié)同組織結(jié)構(gòu).2.2主企業(yè)協(xié)同設(shè)計支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)這里,將發(fā)布設(shè)計資源圖紙的企業(yè)稱為協(xié)同設(shè)計主企業(yè),將參與協(xié)同設(shè)計的企業(yè)(小組設(shè)計者稱為協(xié)同設(shè)計伙伴企業(yè)(設(shè)計者.主企業(yè)通過其信息服務(wù)中心網(wǎng)站提供支持協(xié)同設(shè)計的服務(wù),主要包括:設(shè)計圖紙發(fā)布:利用AU TOCAD 軟件提供的w eb 發(fā)布技術(shù),可以將圖紙發(fā)布在網(wǎng)頁上(X M L 形式,并提供下載.網(wǎng)絡(luò)呼叫:企業(yè)信息服務(wù)中心設(shè)立網(wǎng)絡(luò)呼

10、叫服務(wù)器,提供給用戶以呼叫需要參與協(xié)同的用戶.協(xié)同工具:協(xié)同工具可下載,它提供同步或異步的基于AU TOCAD 的修改工具.2.3用戶協(xié)同工具結(jié)構(gòu)設(shè)計小組成員從企業(yè)服務(wù)中心網(wǎng)站下載協(xié)同工具并安裝后,可利用用戶協(xié)同工具直接登錄信息服務(wù)中心網(wǎng)站和呼叫參與協(xié)同的小組成員.基于AU TOCAD 的異步的和同步協(xié)同設(shè)計工具結(jié)構(gòu),如圖2所示,它可分為以下幾層:接口層是用戶與協(xié)同工具進行交互的界面,它由兩部分組成.一部分是AU TOCAD 的協(xié)同界面,為支持基于鼠標消息協(xié)同的用戶界面的一致性,我們在AU TOCAD 基礎(chǔ)上進行了重新定制.另一部分是協(xié)同輔助工具界面,包括同步和異步協(xié)同管理、文本在線交流工具、

11、網(wǎng)絡(luò)尋呼工具、 網(wǎng)絡(luò)層使用M icro soft 的w insock 類實現(xiàn),按從中間層獲得傳輸?shù)刂泛蛢?nèi)容發(fā)送信息,按中間層的指令接收其它用戶的信息.網(wǎng)絡(luò)層不關(guān)心傳送的內(nèi)容,只負責保證準確而及時的傳輸.圖2用戶協(xié)同工具結(jié)構(gòu)圖F ig .2Softw are structure of co llabo rative design too l用戶間的通訊是面向連接的.3消息協(xié)同及坐標轉(zhuǎn)換協(xié)同的關(guān)鍵在于實現(xiàn)異地設(shè)計結(jié)果的傳輸,本系統(tǒng)采用回避涉及AU TOCAD 內(nèi)核的策略,在操作系統(tǒng)級實現(xiàn)消息的協(xié)同.在設(shè)計過程中,AU TOCAD 與操作系統(tǒng)的交互就是設(shè)計者的輸入,可以從操作系統(tǒng)截獲AU TOCAD

12、 的輸入消息,主要是鍵盤和鼠標消息.實際上,設(shè)計者使用鼠標,在菜單的幫助下,就可以基本實現(xiàn)圖紙設(shè)計(在實際實現(xiàn)中,當需要輸入?yún)?shù)時,則利用文本對話框來傳遞.所以,本系統(tǒng)設(shè)計了基于鉤子函數(shù)截獲鼠標消息的方法來實現(xiàn)協(xié)同,圖3(見下頁顯示了基于鼠標消息的協(xié)同過程.首先,在操作系統(tǒng)中注冊了鼠標鉤子函數(shù):L R ESUL T CALLBA CK M ousep roc (int nCode ,W PA RAM w Param ,L PA RAM lParam 判斷鼠標消息類型 對鼠標消息進行坐標轉(zhuǎn)換 按發(fā)送協(xié)議對消息進行處理 發(fā)送給異地計算機鉤子函數(shù)在截獲用戶鼠標消息后,按一定格式(坐標轉(zhuǎn)換,消息發(fā)送協(xié)

13、議重新組織,如果是同步方式,就實時發(fā)送至目的用戶.目的用戶選擇與之協(xié)同后,將接收到的消息按順序加入同步窗口的消息隊列,實現(xiàn)同步可視化協(xié)同設(shè)計、修改.如果是異步方式,截獲后的消息組織成消息文件,并生成相應(yīng)的標志文件(修改信息發(fā)布,對其有興趣的用戶通過響應(yīng)得到消息文件,即可異地查看相關(guān)用戶對設(shè)計圖紙的處理過程.對于截獲的鼠標消息在異地計算機上實現(xiàn)協(xié)同,必須實現(xiàn)雙方鼠標消息的一致.在鼠標消息結(jié)構(gòu)中,對于協(xié)同有意義的主要是窗口句柄、消息I D 、和坐標三項要素.其中的窗口句31619期劉志剛等:基于AU TOCAD 協(xié)同設(shè)計支持系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)柄應(yīng)由本地計算機產(chǎn)生,不需要傳遞.需要傳遞的是消息I D 和

14、坐標.由于從鼠標鉤子函數(shù)中得到的鼠標消息,其坐標是屏幕坐標,即相對于用戶屏幕左上角的坐標,必須進行轉(zhuǎn)換 .圖3基于鼠標消息協(xié)同過程示意圖F ig .3P rocess of co llabo rative design basedon mouse m essagew indow s 的鼠標消息分為客戶區(qū)鼠標消息和非客戶區(qū)鼠標消息.對于異地的協(xié)同系統(tǒng)的窗口而言,客戶區(qū)坐標是不變的,由此截獲的屏幕坐標則需要轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的客戶區(qū)坐標發(fā)送才有意義,轉(zhuǎn)變方法如下:ScreenToC lient (h W nd 1,lpPo int ;其中,h W nd 1是本地工作窗口句柄.坐標轉(zhuǎn)換后,發(fā)送給異地的計算機

15、.對于非客戶區(qū)消息,異地系統(tǒng)需要再進行反變換即可實現(xiàn)異地的協(xié)同:C lientToScreen (h W nd 2,lpPo int ;其中,h W nd 2為異地系統(tǒng)協(xié)同窗口的相應(yīng)句柄.4用戶及協(xié)同管理成員列表由小組發(fā)起者負責建立,包括以下幾項:用戶I D網(wǎng)絡(luò)地址(IP 用戶角色附加信息小組建立后,發(fā)起者將列表發(fā)給所有成員.列表的維護由組長負責,如有變化(新組員加入,或有人退出,由組長負責重新發(fā)布,成員列表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義如下.typedef struct tag M E M BER char m em ber I D ;char m em ber IP ;int p ri o r ;char

16、 Extra Info r ;M E M BERclass M E M BERL IST public :M E M BER m y M E M BER ;vo id creat (;vo id modify (;vo id save (;vo id delete (;p rivate :4.2用戶管理邏輯用戶管理邏輯主要針對用戶角色及其任務(wù)的管理.用戶角色分為三種1小組組長2小組發(fā)起者3小組成員小組用戶角色及其任務(wù)如圖4所示,需要注意的是,小組發(fā)起者的生命周期只存在于小組建立過程,之后,小組發(fā)起者用戶將成為小組組長或小組成員 .圖4用戶管理用例圖F ig .4U se case figure

17、 of users m anagem ent4.3協(xié)同管理系統(tǒng)提供兩種發(fā)表設(shè)計修改的方式,分別是異步的和同步的方式.同步方式貫穿于設(shè)計小組的交流主過程之中,與文本對話框構(gòu)成交流的主要工具.在協(xié)同設(shè)計過程中,一用戶需要發(fā)表其設(shè)計,即向組長提出申請.組長同意后,組長通過遠程調(diào)用指令調(diào)用各用戶的同步設(shè)計開關(guān),除組長指定的參與用戶外,其它用戶可以選擇參與或是不參與.參與者加入后,協(xié)同工具將彈出新的協(xié)同設(shè)計界面窗口,參與者可通過此窗口同步獲取別人的設(shè)計或修改,并可以使用鍵盤指令關(guān)閉窗口,隨時結(jié)束協(xié)同.如果用戶沒有取得發(fā)言權(quán),或者只想將自己的設(shè)計或修改給某些用戶看,可以采用異步方式.異步方式與同步方式的原

18、理相同,區(qū)別在于取得設(shè)計的鼠標消息后,不是直接發(fā)送給4161小型微型計算機系統(tǒng)2004年客戶,而是將設(shè)計修改操作過程存儲成消息文件,并同時形成消息文件標志,發(fā)送給每個用戶.標志包括以下幾項:建立時間結(jié)束時間修改人修改簡單描述(由修改人做出每個用戶的協(xié)同工具界面中都會有所有的標志列表,對設(shè)計感興趣的用戶可以通過點擊相應(yīng)的標志,取得其它設(shè)計者的設(shè)計過程消息文件.5消息及文件管理消息及文件管理結(jié)構(gòu)如圖5所示, 其中消息轉(zhuǎn)換模塊負圖5消息及文件管理結(jié)構(gòu)圖F ig .5 Structure of the m essage and filem anagem ent module責鼠標消息處理及坐標轉(zhuǎn)換,完

19、成同步消息的協(xié)同.或是將處理過的消息發(fā)送至文件管理,形成消息文件.文件管理模塊負責管理本地和異地消息文件,負責生成、接收、發(fā)送、管理消息文件標志.6結(jié)束語間以及異地用戶與設(shè)計制造服務(wù)中心之間提供了基于AU TOCAD 的遠程異地協(xié)同設(shè)計工具.本系統(tǒng)實現(xiàn)了基于AU TOCAD 的圖形實時交互,提供了同步和異步方式的組合,為協(xié)同設(shè)計提供了靈活的選擇 .圖6協(xié)同設(shè)計工具交互界面圖F ig .6Softw are interface of co 2design group too lReference :1Sh i Yuan 2chun ,Xu Guang 2you .R esearch on computer suppo rted co llabo rative des