Новые и эффективные парадигмы для основанных на web общих продуктов разработки в мировой экономике направлены на увеличение аутсорсинга, рост конкуренции и снижения временных затрат на разработку. Мы разработали трехступенчатую (клиент-сервер-база данных) архитектуру, которая является основой для коллаборативной системы разработки форм, Система Автоматизации Проектных Работ Разработка и Коллаборация (CADDAC). CADDAC имеет централизованное геометрическое ядро и устройство вычисления пересечений. Серверная сторона обеспечивает поддержку для твердотельного моделирования, определение пересечения объектов, управление данными и синхронизацию клиентов. На стороне клиента выполняется в реальном времени создание, модификация и удаление геометрии через сеть. Для того чтобы не загружать клиентов многие операции с большим количеством вычислений выполняются на сервере. На стороне клиента выполняется только операции подготовки изображения к передаче. Основой данной системы является гибкая архитектура, которая разделена на Данные Приложения (Модель), Контроллер, Вид и Коллаборацию. Это разделение позволяет включать новые функции разработки и легко ими управлять.

Ключевые слова: Коллаборативная разработка продукта, BREP, CAD/ CAM, твердотельное моделирование.

Введение

В последние годы произошли огромные изменения в процессах разработки продукции. Значительное увеличение доли аутсорсинга привело к необходимости повышения координации и коллаборации внутри и между предприятиями. Балакришнан и др.. [1] определяет коллаборацию как процесс взаимодействия между различными участниками взаимосвязанных, но различных функций и специализацию совместной работы, направленной на достижение общей цели.

Коллаборативная разработка продукции информационных систем постепенно становится реальностью в связи с внедрением Интернета и мощных компьютеров. Тем не менее, сотрудничество по разработке продукта требует значительно более широких возможностей, чем это предусмотрено в большинстве других простых совместных приложениях, доступных сегодня. В настоящее время системы устанавливают высокие требования к скорости передачи данных, нового программного обеспечения и мощных аппаратных ресурсов на стороне клиента. Следовательно, по-настоящему коллаборативные системы разработки продуктов, основанные на Интернет, пока не доступны.

Наш прототип исследования, CADDAC, представляет собой платформу для коллаборативной разработки продукта через Интернет. Цель этого прототипа состоит в том, чтобы разработать объектные структуры клиента коллаборативной системы для представления форм. CADDAC использует трехуровневую архитектуру, которая разделяет системы на стороны сервера, клиента и базы данных. А оригинал из CAD модели хранятся на сервере, и каждый клиент имеет локальную копию этого оригинала. Клиенты могут создавать, изменять и удалять оригинал CAD модели, используя коллаборативную платформу. Все твердотельное моделирование и операции по определению пересечения выполняются на стороне сервера для поддержки «слабых» клиентов.

Целью данного документа является демонстрация способности архитектуры обеспечивать коллаборацию «слабых» клиентов. Способность выполнять следующие функции, которые не в силах выполнить любым другим прототипом или коммерческой системой, демонстрирует уникальность архитектуры.

1. Создание и изменение геометрии в коллаборативном режиме.

2. Имея модель «слабого» клиента выполнить на сервере расчет таких сложных операций как огранка, твердотельное моделирование и определение пересечения объектов.

3. Сохранение истории создания формы в базе данных на серверной стороне. Эта информация может быть получена для просмотра при необходимости.

Основной вклад нашей работы заключается в разработке архитектуры, которая позволяет разрабатывать новые функциональные модули и легко подключать их к существующей архитектуре. Структура клиента базируется на шаблоне Модель/Вид/Контроллер (МПК). В архитектуре МПК, Контроллеры и Виды могут быть добавлены, когда дополнительная информация добавляется к Модели. Кроме того, распределяющий механизм Командного Объекта отвечает за независимость коллаборации от пропущенных команд. Разделение Данных Приложения (Модель), Контроллеров, Видов и Коллаборации обеспечивает простое добавление новых функций.

1 Обзор предыдущей работы

Имеют место некоторые исследования по коллаборативной разработке продукта через Интернет. Первоначальные попытки в основном заключаются в поддержки обмена данными, совместного просмотра и разметки, а также общей 2D зарисовки. Collide [2] и CyberEye [3] являются коллаборативными 3D рабочими пространствами, которые могут быть доступны нескольким пользователям, но они лишены возможности осуществлять совместные создание, удаление или манипуляцию геометрией.

Была проведена определенная работа по коллаборативному геометрическому моделированию и совместного редактирования через Интернет. Као [4] предложил коллаборативную CAD/CAM систему (COCADCAM), которая включает в себя моделирование поверхности, инструменты моделирования пути и пост-обработки и CAD геометрию совместного редактирования, но не твердотельное моделирование. Коллаборативное твердотельное моделирование [5] позволяет совместное использование и редактирование твердотельной модели синхронно через web, но требует редактора твердотельного объекта на каждом клиенте. WebSPIFF [6, 7] является коллаборативной функцией, основанной на редакторе, который позволяет одновременное создание, удаление и изменение объекта многими пользователями. Teledesign [8] представляет собой групповой интерфейс с коллаборативной 3D средой моделирования. MUG [9] является многопользовательской коллаборативной средой для совместной разработки концептуальной формы, позволяющей моделирование NURBS по одному. NetVP [10] представляет собой распределенную среду для разработки сетевых виртуальных прототипов. NetVP способен создавать геометрию с помощью функций, но не с помощью зарисовок. Обзор других коллаборативных систем в литературе был представлен в наших предыдущих исследованиях [11].

Также доступны несколько коммерческих систем. Webscope ™ [12] является коммуникационной системой реального времени, которая позволяет нескольким пользователям одновременно просматривать, комментировать, и запрашивать CAD модели и документы. OneSpace Designer™ [13] позволяет просматривать, размечать, редактировать и сохранять коллаборативные данные, но не позволяет создавать новую геометрию. DIVISION™ [14] обеспечивает поддержку при визуализации, создании копии и просмотре 3D и 2D продуктов. Alibre Design™ [15] позволяет пользователям совместно выполняют геометрическое моделирование, но требует наличие ядра твердотельного моделирования на каждом клиенте, который способен проводить моделирование. Alventive™ [16] имеет модуль для коллаборативного просмотра и разметки, но он не способен проводить коллаборативное моделирование. Также существуют другие системы, такие как GS-Design™ [17], IX SpeeD™ [18] и 3G.Web.Decisions™ [19].

2 Обзор cистемы

Исследуемый прототип, CADDAC, представляет собой основанную на web платформо-независимую систему для создания, удаления и редактирования трехмерной геометрии в коллаборативном и синхронном режиме. Большинство из вычислительно интенсивных функциональных возможностей, таких, как моделирование твердых тел и нахождение пересечения объектов, выполняемых на сервере, с целью уменьшения нагрузки на клиентов. Основная часть этой системы представляет собой гибкую архитектуру, которая может быть расширена за счет включения других коллаборативных функций.

Пользователь может применять и изменять линии пересечения объектов и размеры на геометрии. Кроме того, пользователь может импортировать существующую CAD геометрию в файлы общего формата, такие как STEP и IGES в целях просмотра и разметки. CADDAC также имеет систему авторизации, что позволяет различным пользователям получать различные привилегии. Например, некоторые пользователи могут внести изменения в дизайн, а другие могут только просматривать модели.

Ссылки

[1] Balakrishnan, A., Kumara, S. R. T., and Sundaresan, S., 1999, "Manufacturing in the Digital Age: Exploiting Information Technologies for Product Realization," Information Systems Frontiers, 1, pp. 25–50.

[2] Nam, T. J., and Wright, D. K., 1998, "CollIDE: A Shared 3D Workspace for CAD," 1998 Conference on Network Entities, Leeds, UK.

[3] Zhuang, Y., Chen, L., and Venter, R., 2000, "CyberEye: An Internet-Enabled Environment to Support Collaborative Design," Concurrent Engineering: Research and Applications, 8(3), pp. 213–229.

[4] Kao, Y. C., and Lin, G. C. I., 1998, "Development of a Collaborative CAD/CAM System," Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 14, pp. 55–68.

[5] Chan, S., Wong, M., and Ng, V., 1999, "Collaborative Solid Modeling on the WWW," Proc. of the 1999 14th ACM Symposium on Applied Computing, San Antonio, Texas, pp. 598–602.

[6] Bidarra, R., Van Den Berg, E., and Bronsvoort, W. F., 2001, "Interactive Facilities for Collaborative Feature Modeling on the Web," Proc. of the Tenth Portuguese Conference on Computer Graphics, Lisbon, Portugal, pp. 43–52.

[7] Bidarra, R., Van Den Berg, E., and Bronsvoort, W. F., 2001, "Web-based Collaborative Feature Modeling," Proc. of Solid Modeling ’01-Sixth Symposium on Solid Modeling and Applications, pp. 319–320.

[8] Shu, L., and Flowers, W., 1992, "Groupware Experience in Three-Dimensional Computer-Aided Design," Proceedings of CSCW’92, pp. 179–186.

[9] Foster, C. V., Shapirstein, Y., Cera, C. D., and Regli, W. C., 2001, "Multi-User Modeling of Nurbs-Based Objects," Proceedings of DETC’01, 2001 ASME Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference (DETC2001/CIE-21256), Pittsburgh, Pennsylvania.

[10] Lee, J. Y., 2001, "Shape Representation and Interoperability for Virtual Prototyping in a Distributed Design Environment," Int. J. Adv. Manuf. Techno, 17, pp. 425–434.

[11] Agrawal, A., Ramani, K., and Hoffmann, C., 2002, "CADDAC: Multi-Client Collaborative Shape Design System with Server-Based Geometry Kernel," 2002 ASME Design Engineering Technical Conference, (DETC2002/CIE-34465), Montreal, Canada, pp. 57.

[12] Webscope Inc., 2001, Webscope™ Software, Sunnyvale, CA. http://www.webscopeinc.com

[13] CoCreate Software Inc., 2001, OneSpace Designer™ Software, Fort Collins, CO. http://www.cocreate.com

[14] PTC, 2001, DIVISON™ Software, Needham, MA. http://www.ptc.com

[15] Alibre Inc., 2001, Alibre Design™ Software, Richardson TX. http://www.alibre.com

[16] Alventive Inc., 2001, Quick Collaboration™ Software, Santa Clara CA. http://www.alventive.com

[17] Collabware Corp., 2001, GS-Design™ Software, Pittsburgh, PA. http://www.collabware.com

[18] ImpactXoft, 2001, IX-SPeeD™ Software, San Jose, CA. http://www.impactxoft.com

[19] 3G Corp., 2001, 3G.web.decisions™ Software, Los Angeles CA. http://www.3gacorp.com

[20] Gamma, E., Helm, R., Johnson, R., and Vlissides, J., 1995, Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software, Addison-Wesley, Upper Saddle River, NJ