（化工过程机械专业论文）换热设备cad网络化系统研究与应用.pdf

摘要 瓣然戮纛蒌蚤 络化系统所需的数据划分为静态数据和动态数据两类：采用自底向上的策略分别对静 态数据和动态数据进行概念设计，并分别给出了局部e - - r 图和全局e - - r 图。 4 根据静态数据和动态数据的e - - r 图进行数据库的逻辑设计，建立了换热设备 c a d 网络化系统的w e b 数据库。重点从a s p 开发环境和v c + + 开发环境两方面研究了a d o 访问w e b 数据库的方法，并给出编程实例，为在a s p 环境下访问w e b 数据库和v c + + 环境下访问访问数据库提供了存取方法。 5 研究了c o m 的接口技术，为组件开发提供理论基础。对工艺设计和机械设计 进行流程分析，给出流程图，并在v c + + 6 0 开发环境下采用a t l 工具开发了工艺设 计组件和机械设计组件，实现了换热器异地设计中将应用和服务相分离的关键问题， 以工艺设计中气液交换传热组件的开发过程为例详细给出了的工艺设计组件和机 械设计组件的开发步骤。 6 按照换热设备设计的工作流程，采用a s p 技术开发了换热设备c a d 网络化 系统的用户界面。在a s p 文件中使用a s p 对象调用工艺设计组件和机械设计组件， 实现了换熟设备的异地设计；结合a c t i v e x 技术，实现了c a d 工程图纸文件在w e b 浏览器中的浏览；实现了用户管理机制和网络会议，初步建立了协同设计的工作环境。 通过换热设备c a d 网络化系统的研究可知，针对b s 结构中中间层的业务逻辑组 件开发是将应用和服务分离而实现换热设备c a d 网络化系统的关键，a s p 技术和 c o m 技术的结合实现了换热设备异地设计，建立适合换热设备设计的w e b 数据库是 实现换热设备c a d 网络化系统良好运行的基础。研究表明，将网络c a d 技术应用于 换热设备的异地设计，不仅提高了抉热设备的设计速度、加强了设计资源的共享、加 强了人与人之间的协同支持、缩短了产品设计周期、简化了管理维护程度。而且为网 络环境下进行c a d c a m c a p p p d m v m 的集成提供了基础。 关键词：换热设备网络c a db sa s pc o mw e b 数据库 i i a b s t r a c t t h e r m o d y n a m i cs y s t e mi s an e c e s s a r yt e c h n i c a ls y s t e mt oa c h i e v et h e r m a l 。p o w e r t r a n s f e ri nc h e m i c a li n d u s t r y 、c h e m i c a lf e r t i l i z e ri n d u s t r y 、p e t r o l e u mr e f i n i n gi n d u s t r y 、 e l e c t r i c p o w e ri n d u s t r y a n de n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o ni n d u s t r y e t c i nt h e r m o d y n a m i c s y s t e m ，h e a te x c h a n g e ri si nh i g h e rp r o p o r t i o ni ng r o s si n v e s t m e n to f a ne n t e r p r i s e ，a n dt h e p e r f o r m a n c eo f h e a te x c h a n g e rd i r e c t l yi n f l u e n c e st h e r m a le c o n o m y w i t ht h ed e v e l o p m e n t o fc a d t e c h n o l o g y , c a dh a sa l r e a d yb e c o m e t h em a i nm e t h o di ni m p r o v i n gp r o d u c ta n d e n g i n e e r i n gd e s i g nl e v e l 、s h o r t e n i n gp e d o do f p r o d u c t d e s i g n a n d e n g i n e e r i n g c o n s t r u c t i o n a n d i m p r o v i n g l a b o r p r o d u c t i v i t y a n d p r o d u c tq u a l i t y d u r i n gt h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , p r o d u c td e s i g nd e m a n d s t h a tc a d s y s t e mh a sf u n c t i o no fs p e e d yd e s i g nm u l t i - p e r s o ni n v o l v e m e n ta n dr e m o t e d e s i g n ，s ot h a tt os h o r f e np e r i o do fp r o d u c t d e s i g n 、r a i s ep r o d u c tc o m p e t i t i v ep o w e ra n d s u f f i c i e n t l yu s ed o m i n a n t r e s o u r c e b u tm o s tc o n v e n t i o n a lc a d s y s t e m s a r ei ns i n g l ef o r m ， a n d t h e yh a v e m u c hi n h e r e n tl i m i m t i o ns u c ha sl o n g p e r i o do f p r o d u c t - d e s i g n 、b a d r e s o u r c e s h a r i n g 、h a r dm a n a g e m e n ta n dl o wo p e n n e s s t h e r e f o r e ，i ti sa l li m p o r t a n tp r o b l e mt o s y s t e md e s i g n e r t h a tt h ec a d s y s t e m o f a d a p t i n gm o d e mp r o d u c t d e s i g ni sd e v e l o p e d n e t w o r k - c e n t r i cc a d t e c h n o l o g y u s e sn e t w o r k t e c h n o l o g ya n dd e r i v e dt e c h n o l o g yt o a c h i e v e p r o p e rp r o d u c t - d e s i g n 、o p t i m i z a t i o no f d e s i g ns c h e m e a n d d a t a 、s h a r i n go f d e s i g n r e s o u r c ea n di n f o r m a t i o nm o d e t h e r e f o r e ，i ta s s u r e sh i g hp e r f o r m a n c ea n dg o o d q u a l i t y a n dl o wc o s ta n ds h o r t p e r i o do f c a d p r o d u c t s o nt h eb a s eo fr e s e a r c ha n da n a l y s i so fd e r i v e dt e c h n o l o g yo fn e t w o r k t e c h n o l o g y s u c ha si n t r a n e tt e c h n o l o g y 、d a t a b a s et e c h n o l o g ya n dm i d d l e w a r et e c h n o l o g y e t c ，t h i sp a p e r p r e s e n t s a c o m p u t i n g m o d e lo fh e a t e x c h a n g e rr e m o t e - d e s i g n a n d s y s t e m f l a m e c o n s t r u c t i o n ，a n dd e v e l o p san e t w o r k - c e n t r i cc a ds y s t e mo fh e a te x c h a n g e rb a s e do n i n t r a n e t t h em a i n l yr e s e a r c ho f t h i sp a p e rf o l l o w ： 1 n e t w o r kt e c h n o l o g yi st h ef o u n d a t i o no f t h en e t w o r k - c e n t r i cc a d s y s t e mo f h e a t e x c h a n g e r t 1 1 i sp a p e rd i s c u s s e st h ed e d v e dt e c h n o l o g yo fn e t w o r kt e c h n o l o g y ：i n t r a n e t t e c h n o l o g y 、d a t a b a s et e c h n o l o g ya n dm i d d l e w a r et e c h n o l o g y , a n dl a y st h ef o u n d a t i o nf o r t h en e t w o r k - c e n t r i cc a d s y s t e mo f h e a te x c h a n g e r i ti sp r o v e nn e c e s s a r yf r o mt h ea s p e c t s o ft h ef e a t u r e sa n dn e t w o r k c o n s t i t u t i o no fi n t r a n e tt h a ti n t r a n e ti sc h o s e no f t h en e t w o r k e n v i r o n m e n to ft h en e t w o r k - c e n t r i cc a d s y s t e mo fh e a te x c h a n g e r t h ea d v a n t a g ea n d t h r e el e v e l sm o d e lo fd a t a b a s ei s a n a l y z e d ，a n di ti n d i c a t e st h a td a t a b a s ei st h er u n t i m e f o u n d a t i o no f t h e s y s t e m t h et h e o r yo f m i d d l e w a r et e c h n o l o g yi sd e e p l yr e s e a r c h e d a n di t i se x p a t i a t e dt h a tt h em i d d l e w a r e t e c h n o l o g y sc h a r a c t e r i s t i co fs e p a r a t i n ga p p l i c a t i o n sa n d i u s c r v e r si st h ek e yt o i m p l e m e n tr e m o t e d e s i g n o fh e a t e x c h a n g e r , a n dt h e s c h e m eo f m i d d l e w a r ei sc h o s e n m e a n w h i l et h ea d v a n t a g ea n dk e yt e c h n o l o g i e so fa s pt h a t i s a d o p t e da s t h em i d d l e w a r eo ft h en e t w o r k c e n t r i cc a ds y s t e mo fh e a te x c h a n g e ra r e d i s c u s s e d 2 t h en e t w o r ka r c h i t e c t u r eo ft h es y s t e mi sp r e s e n t e d t h ec o n s t r u c t i o nf e a t u r e so f c sa n db sa r er e s p e c t i v e l yd i s c u s s e da n dd i s t i n g u i s h e d , t h e nt h eb sc o n s t r u c t i o ni s c h o s e na st h en e t w o r ka r c h i t e c t u r eo ft h es y s t e m t h es y s t e mf r a m ec o n s t r u c t i o no ft h e n e t w o r k - c e n t d cc a ds y s t e mo fh e a t e x c h a n g e r i se s t a b l i s h e do nt h eb a s eo fb s c o n s t r u c t i o n t h ef u n c t i o n a lm o d u l ea n dw o r k f l o wo ft h es y s t e mi sp r e s e n t e d t h eg r o s s f r a m ei sd e s i g n e da n dt h ef u n c t i o no ft h e s y s t e mi sa n a l y z e da c c o r d i n gt o t h es p e c i f i c d e m a n do fh e a te x c h a n g e rd e s i g n t h eo p i n i o no ft h es o f t w a r ep l a t f o r mi sd i s c u s s e df r o m t w oa s p e c t so fn e t w o r ko p e r a t i n gs y s t e ma n dd a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e m f i n a l l yt h e g r o s ss y s t e mi s e s t a b l i s h e do nt h ep l a t f o r mo fw i n d o w s2 0 0 0 + i i s5 0 + a s p + m ss q l s e r v e r2 0 0 0 3 a c c o r d i n gt ot h ep r a c t i c a ls i t u a t i o no f h e a te x c h a n g e r d e s i g n ，t h ef u n c t i o n a ll a y e r a n dd a t a l a y e ro f t h es y s t e m i sp l a n e d t h ep l a no f o p e r a t i o n a ll o g i co f t h ef u n c t i o n a ll a y e r p l a c ee m p h a s i so nt e c h n o l o g i c a ld e s i g na n dm e c h a n i c a ld e s i g no fh e a te x c h a n g e r t h e p l a n n i n gm a p o f o p e r a t i o n a ll o g i co f t h ef u n c t i o n a ll a y e ri sp r e s e n t e d ，a n dt h ef u n c t i o n a l m o d u l eo f t e c h n o l o g i c a ld e s i g na n d m e c h a n i c a ld e s i g ni sa n a l y z e d ，t h e nt h eo r g a n i z a t i o n s t r u c t u r em a po f t e c h n o l o g i c a ld e s i g na n dm e c h a n i c a ld e s i g ni sp u tf o r w a r d i nt e r mo f n e wo r l e a n sm e t h o d ，t h ed a t a l a y e r i s p l a n e d t h ed a t a t h a th e a t e x c h a n g e rd e s i g n d e m a n d si sd i v i d e di n t od y n a m i cd a t aa n ds t a t i cd a t a t h ec o n c e p t u a ld e s i g no fd y n a m i c d a t aa n ds t a t i cd a t ai sd e s i g n e db y u s i n gt h eb o t t o mt ot o ps t r a t e g y i na d d i t i o n ，t h el o c a l a n d g e n e r a le - rm a po f d y n a m i cd a t aa n ds t a t i cd a t ai sp r e s e n t e d 4 a c c o r d i n gt ot h ee - rm a po fd y n a m i cd a t aa n ds t a t i cd a t a , t h el o g i c a ld e s i g no f d a t a b a s ei sr e s e a r c h e d ，a n dt h ew e bd a t a b a s eo ft h en e t w o r k - c e n t r i cc a d s y s t e mo f h e a t e x c h a n g e ri se s t a b l i s h e d t h em e t h o d so fa c c e s s i n gw e bd a t a b a s ei na s pd e v e l o p i n g e n v i r o n m e n ta n d v c + + d e v e l o p i n ge n v i r o n m e n ta r er e s p e c t i v e l y r e s e a r c h e d a n dt h e p r o g r a m m i n ge x a m p l e sa r ep r e s e n t e d a l lo ft h e s ep r o v i d et h em e t h o d so fa c c e s s i n gw e b d a t a b a s ef o r t h ea s pe n v i r o n m e n ta n dv c + + e n v i r o n m e n t 5 t h ei n t e r f a c et e c h n o l o g yo fc o m i sr e s e a r c h e d ，a n di tp r o v i d e st h e o r e t i c a lb a s i s f o rc o m p o n e n t d e v e l o p i n g t h ep r o g r a m m i n gf l o wo f t e c h n o l o g i c a ld e s i g na n dm e c h a n i c a l d e s i g ni sa n a l y z e d ，a n dt h ef l o wd i a g r a mi sp r e s e n t e d t h ec o m p o n e n t so f t e c h n o l o g i c a l d e s i g na n dm e c h a n i c a ld e s i g na r ed e v e l o p e di nv c h6 0d e v e l o p i n ge n v i r o n m e n tb y u s i n g a t lt 0 0 1 i na d d i t i o n ，a n dt a k e n e x a m p l eb yt h ed e v e l o p i n gp r o c e s so f t h ec o m p o n e n t so f g a s l i q u i dh e a te x c h a n g i n g ，t h ed e v e l o p i n gp r o c e s so ft h ec o m p o n e n t so ft e c h n o l o g i c a l d e s i g na n d m e c h a n i c a ld e s i g ni si n t r o d u c e di nd e t a i l 6 f o l l o w i n gb yt h ew o r k f l o wo f h e a te x c h a n g ed e s i g n ，t h eu s e ri n t e r f a c e so ft h e n e t w o r k c e n t r i cc a d s y s t e m o fh e a te x c h a n g e ra r ed e v e l o p e db yu s i n ga s pt e c h n o l o g y i n a s p f i l e s ，a s po b j e c t sc a l lt h ec o m p o n e n t so f t e c h n o l o g i c a ld e s i g na n d m e c h a n i c a ld e s i g n ， a n dt h a ti m p l e m e n t st h er e m o t ed e s i g no fh e a te x c h a n g e r t h ef u n c t i o no fv i e w i n gc a d e n g i n e e r i n gd r a w i n g s i nw e bb r o w s e ri s i m p l e m e n t e db y a c t i v e xt e c h n o l o g y t h e e n v i r o n m e n to f c o - o p e r a t i n gd e s i g n s u c ha su s e r m a n a g e m e n t a n dn e t m e e t i n g i s p r e l i m i n a r i l y e s t a b l i s h e d f r o mt h er e s e a r c ho ft h en e t w o r k - c e n t r i cc a ds y s t e mo fh e a t e x c h a n g e q t h e o p e r a t i o n a ll o g i cd e v e l o p m e n to ft h ef u n c t i o n a ll a y e ri n b sc o n s t r u c t i o ni st h ek e yt o s e p a r a t ea p p l i c a t i o n sa n ds e r v e r sa n di m p l e m e n tt h en e t w o r k - c e n t f i cc a ds y s t e mo f h e a t e x c h a n g e r t h e c o m b i n a t i o no fa s pt e c h n o l o g ya n dc o mt e c h n o l o g y i m p l e m e n t s r e m o t e - d e s i g no fh e a te x c h a n g e r t h ee s t a b l i s h m e n to fw e bd a t a b a s et h a ta d a p t st oh e a t e x c h a n g e rd e s i g ni st h er u n n i n g b a s eo f t h en e t w o r k - c e n t r i cc a d s y s t e mo f h e a te x c h a n g e r t h er e s e a r c h p r o v e s t h a tt h e a p p l y i n g n e t w o r k c e n t r i cc a dt e c h n o l o g yi n t ot h e r e m o t e d e s i g no f h e a te x c h a n g e rn o to n l yi m p r o v e st h ee f f i c i e n c yo f d e s i g n ，e m p r e s s e st h e s h a r i n go fd e s i g nr e s o u r c e ，m a k e st h em a n a g e m e n to f t h es y s t e ms i m p l e ，b u ta l s os u p p l y t h eb a s ef o rt h ei n t e g r a t i o no fc a d c a m c a p p p d m v mi nn e t w o r ke n v i r o n m e n t k e y w o r d s ：h e a te x c h a n g e r ，n e t w o r k - c e n t r i cc a d ，b s ，a s p , c o m ，w e bd a t a b a s e v 邪州天孝硕士学位论主 1 1 课题背景n 日 第一章绪论 能源是发展国民经济和保障人民生活的重要物质基础，也是实现四个现代化以提 高我国人民生活水平的先决条件。目前我国的能耗水平和能源供应缺口较大，形势严 峻。要解决我国的能源短缺问题，必须坚持能源开发与节约并重的方针。因此提高能 源的利用率、降低能耗是迫切需要解决的问题。热力系统是实现化工、化肥、炼油、 电力、环保等工业所必须的热功转换的工艺系统。在热力系统中，换热设备的投资约 占企业总投资的3 0 4 0 左右。随着国民经济支柱产业生产规模越来越大，相应换热 设备的规模也越来越大。可见换热设备性能的好坏直接影响了过程工业热经济性的高 低。 传统的管壳式换热器具有结构可靠、技术成熟、适用范围广等优点，是目前热力 系统中最常用的换热结构。但由于其壳程采用折流板为支撑结构，壳程流体为横向流， 易产生流体诱导振动，出现换热死区，传热面积利用率仅为6 0 8 0 。郑州大学工学 院热能工程研究中心从1 9 8 6 年开始研究纵流壳程换热器，在前人研究的基础上，对 传统的管壳式换热器的结构进行了系统优化，研究出了由杆圈( 杆栅、圈) 支承壳程、 变截面导流简与夹套三元件组合的新结构，1 9 9 1 年获得国家专利( z l 9 1 2 1 9 3 0 0 x ) 。 这种新型纵流壳程换热器具有优良的传热及防流体诱导振动性能：同时流体流动阻力 小、抗结垢能力强、还有使用寿命长、节材等显著优点。经过工业实际应用，其ad a p 提高了5 0 ，设备重量减轻4 0 ，推广应用百余家，产生了巨大的社会和经济效 益。1 9 9 3 年获得国家科技进步三等奖，并被列入“国家九五科技成果重点推广计划”。 然而由于传统的研究开发设计手段落后，开发周期长，费用高，经济效益较差， 再加上工艺条件复杂多变，很难适应市场对新型高效换热设备的需求和大型化、复杂 化、高效化发展趋势。如何使新型纵流壳程换热设备得到快速推广，达到节能降耗、 减少设备投资费用、提高设备的设计质量与设计效率、缩短新产品开发周期，使工程 技术人员摆脱繁重的重复劳动，已成为换热设备开发设计过程中的瓶颈。随着c a d 技术的迅速发展和应用，c a d 已经成为提高产品与工程设计水平、缩短产品开发与 工程建设周期、大幅度提高劳动生产率和产品质量的主要手段。因此，郑州大学工学 院热能工程研究中心根据国家科技部推广该项目的要求，自主开发研制了“热力系统 换热设备c a d 系统”软件( 简称h e c a d ) ，并于2 0 0 0 年获得国家科技进步二等奖， 该系统实现了从工艺到机械设计的自动化，只要输入必要的工艺参数，即可设计出性 能优异的换热器，并自动绘制图纸和输出有关设计资料。c a d 技术和换热设备设计 的结合，极大地提高了设备的设计质量与设计效率，缩短了新产品开发周期。 自上世纪九十年代以来，产品竞争的焦点集中到如何利用各种不断涌现的新技 术，在最短的时间内开发出高性能、高质量、低成本、高附加值的新产品，以最快的 第1 页 郑纠太雪颇士学位馆盘 速度响应市场的需求。网络技术的发展极大的促进了产品的全球化设计和生产。这一 过程增加了对网络支持的c a d 的需求。 1 2 c a d 技术的现状及发展趋势 现代c a d 技术是指在复杂的大系统环境下，支持产品自动化设计的设计理论和方 法、设计环境、设计工具各相关技术的总称，它们能够使设计工作实现集成化、网络 化和智能化，达到提高产品设计质量，降低产品成本和缩短设计周期的目的。目前工 业企业正面临着市场全球化、制造国际化和品种需求多样化的新挑战，各企业间围绕 着时间、质量和成本的竞争越来越激烈。由此出现了一系列先进制造技术、系统和新 的生产管理方法，如并行工程、及时生产、精良生产、敏捷制造和虚拟现实技术等， 所有这些先进制造技术和系统都与c a d 系统的发展与应用密切相关。c a d 系统的发展 趋势主要体现在以下几方面： 1 c a d 系统应用面向产品的整个生命周期 要求产品信息模型能够容易地在产品生命周期的不同环节( 从概念设计、结构设 计，详细设计到工艺设计和数控编程) 间进行转换。要求能支持集成地、并行地设计 产品及其相关的各种过程( 包括制造过程和支持过程) ，帮助产品开发人员在设计一 开始就考虑产品从概念形成到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、进度计划 和用户要求。而以往的c a d 系统主要面向产品生命周期中的某个环节。 2 c a d 系统应充分考虑产品信息的继承性 要求能方便地获取全部历史数据，最充分地利用已经生产实践考验过的产品信 息。在用c a d 系统进行新产品的开发设计时，只需对其中很少一部分零部件进行重新 设计和制造，而绝大部分零部件的设计都将继承以往产品的信息。c a d 系统应具有高 度变型设计能力，能够通过快速重构，得到一种全新的产品。这不仅大大缩短了产品 周期、还提高了产品的一次成熟性。 3 c a d 系统应面向网络 产品可以容易地被分解为一些模块，通过计算机网络。组织分散在各地的产品设 计人员分工进行产品各零部件的设计和制造，然后进行组装和集成。这种系统包括； 提供以网络为基础的会议系统，使开发组成员易于实现半结构化通信及在一个异构网 络中实现分布计算；建立及维持产品过程及源数据的统一模型，以使用户能透明地提 取及浏览分布在企业各个不同地方的数据库内的信息；对产品开发过程提供动态管 理，使虚拟产品开发组容易讨论和制订决策；使工具和服务在并行工程中易于集成。 4 c a d 系统与产品信息标准化相结合 要求把产品信息标准化作为c a d 系统应用的基础和前提。产品信息标准化的结果 将为c a d 系统提供配套的、实用的产品信息基因库( 数据库、知识库) ，这样才能使 c a d 系统发挥出巨大的作用。大容量存储技术的发展已为产品信息基因库的建设提供 了较好的条件。产品信息基因库的内容包括各种标准化了的零件功能特征、典型零件、 功能模块和典型产品信息。 第2 页 邦纠天掌砺士掌佳论立 ，一一 5 产品模型的可转换性特别是二维和三维产品模型间的互相转换可满足不同的 需要。 如在某种基于特征造型的c a d 系统中，当采用特征建模法完成新零件设计后，并 当类似的零件变型不断出现时，应自动将零件功特征模型转为典型零件模型，利用 变型设计功能较强的c a d 系统软件进行设计。 6 面向全国乃至全球的产品信息编码系统 产品信息代码化可以方便地进行产品信息检索和利用，方便地进行并行设计和变 型设计，并为敏捷制造创造必要的条件。 7 软件系统要具有很好的可移植性和自组织性 在c a d 系统中，用户可以根据自己的需要随时加入运行文件和模块，还可重新装 配各个模块中的子模块，或者按照自己的要求修改系统中的不足之处。而这种修改不 会影响这个c a d 系统。 8 智能化 未来的c a d 系统将引入知识工程。从而产生智能c a d 系统，这种智能性具体表现 为；智能地支持设计人员，而且人机接口也是智能的；系统必须懂得设计人员的意图， 能够检测失误，回答问题，提出建议方案等：具有推理能力，使不熟练的设计人员也 能做出好的设计来。 9 虚拟现实技术 设计人员在虚拟世界中创造新产品，可以从人机工程学角度检查设计效果、设计 人员可直接参与操作模拟，移动部件和进行各种试验，以确保设计的准确性，这种技 术的特点是：及早看到新产品的外形，以便从多方面观察和评审所设计的产品；可以 使用不同的虚拟工具来扭曲、挤压和拉伸物体；可以虚拟地切削或挤压材料，无需耗 费材料或占用宝贵的加工设备：及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰 撞等问题；直接观察数控加工中刀具的运动轨迹是否正确 1 ，3 c a d 系统的现存问题 产品设计是一个知识密集的群体性活动，很多设计是在广域地理环境下进行的， 如设计人、设计资源处在多个不同的地方。在信息技术高速发展的今天，产品快速原 型设计已成为产品生命局期中最重要的一环，要求c a d 系统具有多入参与的快速设 计，异地设计制造等功能，以缩短产品开发周期，提高产品竞争力。充分利用优势资 源。然而，传统的c a d 系统多以单独系统设计为主要形式，具有自身固有的局限性， 主要表现在： i 产品设计开发周期长，相对于手工设计，传统的c a d 系统极大的提高了设计 速度，给产品设计理论和方式带来了革新性交化，但随着产品复杂程度的加剧，由于 传统c a d 系统自身的封闭性，不能和其他系统快速交流，设计一致性的保证越来越难， 交流时间的延迟难以克服，使得设计速度的提高已达到了极限。 2 资源共享性低。全局性的数据、文档和其他资料不能得到有效共享，如标准 第3 页 邪州天学硕士掌住论支 零部件参数，工艺物性数据和材料数据等公共数据利用率低，共享度不够。因此，数 据冗余多，并且所使用数据的一致性不能得到有效保证。 3 管理维护困难。传统的c a d 系统在系统升级或数据标准更新方面难度大，需 要每一个系统进行升级或数据更新。 4 开放性差。应用系统依赖于操作系统和特定的网络服务，难以满足日益广泛 的分布式网络应用的需求。 因此，开发适应现代产品设计需求的c a d 系统，以克服传统c a d 系统的局限 性，就是一个摆在应用开发者面前的重要问题。 1 4 网络c a d 技术简述但“3 计算机支持的网络c a d 系统使得群体成员( 包括设计者、审核者、生产者等) 在 产品生命周期中以并行、协同的方式共享和交换产品信息，并加强了人与人之间的协 同支持，从而缩短了产品设计周期、提高了资源共享性和开放性，简化了管理维护程 度。 网络c a d 目前尚无统一的定义，但广泛认为它是利用网络技术及其衍生技术，通 过分布协同的工作方式使产品设计合理有序，设计方案和数据广泛优化，设计资源和 信息模型广泛共享，从而保证了c a d 产品的高性能、高质量、低成本和短周期。较为 权威的提法是在1 9 9 7 年，a s m e ( a m e r i c a ns o c i e t yo fm e c h a n i c a le n g i n e e r s ) 设计 工程国际会议上，相关网络c a d 的概念被称为“以网络为中心的c a d ( n e t w o r k c e n t r i c c a d ) ”。1 9 9 8 年，c o m p u t e ra i d e dd e s i g n 杂志中一期有关网络c a d 的专于0 上也提 出了相同的概念，同时指出以网络为中心的c a d 技术是“一个重要面崭新的交叉学科 研究中心领域”，它涉及“实体造型、计算几何、数据库、分布计算和远程通讯”。网 络c a d 涉及的技术主要包括：网络数据库技术、元数据、标准数据交换格式、分布应 用、网络技术、数据压缩技术、计算机支持的协同工作、组件技术等。 目前，网络c a d 主要应用在以下几个方面： 1 c a d c a m c a e 集成化。c a d c 心c a e 集成化的目的是提供一种能覆盖以某类产 品为主的、更高效的设计制造整体系统，以实现各个应用程序所需要的、产生的信 息进行存储和交流，达到软件资源和信息共享，避免不必要的重复和冗余。网络c a d 本身注重系统环境交量共享和软件共享的机制与信息一致性的控制及管理，从硬件集 成和软件集成两方面为c a d c a m c a e 提供了柔性集成。 2 远程计算与设计。市场的竞争导致了产品资源的分散性与分布性。异地设计 成为降低成本、加速产品开发的一个解决方法。但异地设计的一方( 客户端) 远离设 计中心( 服务端) ，缺乏连续资源保障，导致效率下降、开发周期延长。网络c a d 利 用网络及w e b 寻求设计中心( 服务端) 的支持与协同，提供远端c a d 计算与设计工具， 异地服务，改善了远程设计的工作模式。目前基于w e b 技术的远程c a d 资源获取是网 络c a d 研究与应用的热点。 3 工作流管理与p d m 。网络c a d 的一个主要发展方向就是实现人机交互的协作 第4 页 邪纠天掌硕士掌谨论支 自动化。工作流管理技术和p d m 系统都具有一定的设计过程管理共享与自动化特征。 从c a d 对象的任务确立、分解、组织、执行、重构到相关信息的存储、分类、链接、 维护、共享，网络技术促使c a d 转向更多考虑产品设计过程管理与协调。相应的产品 信息模型建立在多用户、多学科、多视角的基础上，不仅仅是网络c a d 的需要，也有 利于产品对象的工作流管理与数据管理。 4 虚拟产品可视化。虚拟产品是指计算机表达的数字化产品信息。新产品特别 是大型、复杂的产品的开发与研制，必需要可视化模型来设计、验证产品的各种方案、 性能。在分布环境下，利用虚拟产品可视化模型进行c a d 协同工作，更有利于优化设 计环境、提高协作效能、感知设计对象、加深感性认识。虚拟环境、可视化技术等也 逐渐与网络c a d 交叉，构造出更为协调的人机一体化系统。 一些著名的研究项目有：美国麻省理工学院牵头的c a p a m 项目中的a d d f 工程， 麻省理工学院与斯坦福大学合作的s c p c s s 项目，斯坦福大学的p p p 系统、s p r i n t c a d 系统、s u p e r e m 0 0 7 项目，欧洲六国联合研制的v i