并行工程的研究熱潮已經很久了，但對并行工程的核心——信息共享的方法的研究，一直沒有比較全面的總結。所謂信息共享，是對產品信息的共享。因此，研究信息共享要對產品模型及相應的信息共享方法進行研究。

    1　產品模型與數據交換

　　產品模型的發展，從傳統的面向幾何的產品模型發展到特征基模型，現在集成的產品模型STEP成為各國研究重點。產品數據交換的方法，與產品模型是相適應。各產品模型對應的信息共享方法見表1。

表1　產品模型與信息共享

　　本文主要目標是在目前的信息共享方式中，探討適合并行設計信息共享的方式。以上各方法，本文認為可歸納為三種，直接交換、間接交換和公共數據庫方式。

    1.1　間接交換

　　定義1　間接交換　每個應用系統具有各自獨立的數據庫/文件系統，應用間的信息通過數據標準的交換方式稱為間接交換。

　　由于各CAD/CAM系統所配置的前、后處理器基本上都僅實現數據標準規范(如IGES)的一個子集且是互不相同的子集，因此，通過數據標準的數據交換在交換過程中經常會出現錯誤或信息丟失的現象。

　　基于STEP的文件交換也屬于應用數據交換標準的間接交換。它與基于幾何的產品模型的間接交換的區別是：STEP中制定有應用協議標準，STEP文件是集成產品模型按應用協議標準進行產品信息映射產生的，具有共同的表示方法，從而使不同應用領域內的應用模型相統一，并具有相容性。雖然STEP文件不會引起類似于IGES數據轉換的信息丟失等情況，但成熟的集成產品模型的公布與應用，還需要相當長的時間。

　　總體而言，間接交換的方式難以滿足并行設計對信息共享平滑、實時等的要求。

    1.2　公共數據庫方式

　　定義2　基于公共數據庫的信息共享　通過統一的產品模型和公共數據庫實現信息共享的方式稱為基于公共數據庫的信息共享。

　　根據以上定義，基于公共數據庫的信息共享有兩類：一類是目前的基于幾何的產品模型的多功能集成系統，系統多功能模塊之間在公共數據庫支持下共享統一的產品模型。目前出現的多個機械計算機輔助工程(MCAE)系統如SDRC公司的I-DEAS、EDS公司的UGII等就是這樣一種多功能集成系統［5］。以基于統一的產品模型的數據庫為核心，系統將產品開發所需的設計、分析、測試和加工等集成于一體。信息在多功能模塊之間快速、雙向、連續流動，實現充分的信息共享以支持產品的并行設計［2］。另一類就是基于集成產品模型STEP的公共數據庫的信息共享。

　　基于統一產品模型的公共數據庫方式的優點是信息在各功能之間可平滑、實時地信息共享。

    1.3　直接交換

　　定義3　直接交換　在交換的兩個系統間(或功能模塊間)通過確定相互間的數據結構和建立一對一的信息轉換機制，直接進行數據交換稱為直接交換。

　　通過專用接口的數據交換針對性強，接口易實現，運行效率高，但可擴充性不夠。

　　采用直接交換方式的除了基于幾何的模型不同系統之間的專用接口外，本文認為特征識別(特征轉換)也是直接交換。特征識別(轉換)技術直接將設計模型識別或轉換成應用模型，因此歸為直接交換。鑒于特征技術在應用中尚有許多難點，下文不作討論。下面僅對直接交換中對并行設計有意義部分展開討論。#p#分頁標題#e#

　　直接交換與間接交換的區別明顯，與公共數據庫方式的信息共享相比，共同點是公共數據庫方式各功能模塊之間的信息交換也是直接的，區別是直接交換針對的是不同的功能系統，各功能系統各有自身的產品模型和數據庫(數據組織方式)，兩系統自然沒有公共數據庫。

　　兩獨立系統間直接交換需開發雙向接口。每一方向的直接交換又可有兩種實現形式。下面討論從CAD到CAE方向的兩種形式，它們對并行設計信息共享效果不一樣。以基于UG和MOLDFLOW的注塑模并行設計為例，UG系統內有與MOLDFLOW的專用接口，假設MOLDFLOW也具有直接接受UG實體模型的專用接口。兩種形式如圖1。

圖1　兩種形式的直接交換

　　形式①中，UG的三維模型通過UG內的專用模塊將實體模型轉為面模型、劃發網格并存成MOLDFLOW的模型文件，直接讀入MOLDFLOW用于分析。

　　形式②中，由MOLDFLOW的專用接口直接讀入UG的三維模型，通過MOLDFLOW內部模塊將三維模型轉成二維分析模型，用于分析。

　　兩種形式都是直接交換。因此都有信息傳輸平滑的優點(假設過程設計功能都很佳)。主要區別是，形式①中分析模型直接從設計模型通過幾何推理(中面生成)產生，分析模型與設計模型具有相關性，即設計的改變會引起分析模型的改變。而形式②中，設計模型轉入MOLDFLOW之后，設計模型與分析模型分別屬于不同的獨立系統，設計模型的改變不會自動引起分析模型改變，即設計模型與分析模型不具有相關性。相關性是兩種形式的主要區別，而這種區別的一個標志是分析模型與設計模型在同一個數據庫中，或者說分析模型和設計模型具有公共數據庫。

    2　并行設計與相關性

　　并行設計是產品及相關過程的設計。產品開發的并行設計過程中，各應用觀點(過程觀點)針對統一的設計模型進行過程設計，同時也是對設計的驗證和評價。設計模型和過程模型保持相關性是必要的。如果通過分析，某過程觀點認為設計不合理，那么它先提交更改意見和更改依據(分析結果)，該意見經產品開發組一致認同后，才對設計進行更改，隨之各過程模型也跟著改變。因此從設計模型到分析模型的相關性保證產品開發組成員共同工作在最新版本上；過程模型的更改是通過設計模型的改變而改變的。

　　而設計模型改變的先決條件(開發組所有成員的一致同意)使分析模型到設計相關性可有可無。實際上，分析模型無權擅自改變分析模型，因為分析模型若擅自改變，分析模型到設計模型的相關性會引起設計模型的改變，但是設計模型沒有所有開發成員的一致意見是不能進行改變的。因此從分析模型到設計模型的相關性在并行設計中實際是不起作用的，或者說，即使有該方向的相關性也不能發揮作用。

　　因此，從并行設計對信息共享的要求而言，建立設計模型到分析模型的相關性是重要的。上述直接交換形式①由于方便建立設計模型到分析模型的相關性而優于形式②。正如上文所述，這種區別的一個標志是分析模型和設計模型具有公共數據庫。

    3　并行設計信息共享的策略

　　當前，并行設計的研究一般都需要在“孤島”式CAX系統基礎上實現信息實時共享。而各系統都有自己的文件/數據庫系統，各自所包含的產品信息、數據組織方式都是不同的，這種現狀決定了無法采用公共數據庫方式，而間接交換無法滿足并行設計的要求，要滿足并行設計信息共享有困難。本文研究的目標就是在這種現狀下，尋求比較好的能滿足并行設計要求的信息共享方式。對當前信息共享方式和對直接交換的兩種形式的分析，本文認為，適合當前“孤島”式CAX系統間實現信息共享的比較好的方式，是在直接交換的基礎上，結合統一產品模型的公共數據庫的信息共享的策略，盡量使設計模型和過程模型處于同一個數據庫的方式。#p#分頁標題#e#

　　并行設計是圍繞著設計進行相關過程的設計，而且CAD系統是目前應用較成熟、產品數據存儲最多的地方，因此將CAD系統的數據庫作為類似于公共數據庫的地方，應用觀點的模型(過程模型)在數據庫的支持下由設計模型映射(幾何推理)產生。應用觀點模型所需的信息，并不能完全地從這些映射中得到，這是由目前基于幾何信息的CAD系統所限制的。根據各應用觀點的需要，對CAD系統進行開發，進行一些表達產品應用信息的擴充，或采取其它可行的方法補足不全的信息。本文將此稱為“準公共數據庫方式”。

　　定義4　準公共數據庫方式　對基于多個“孤島”式獨立系統實施并行設計，準公共數據庫方式的信息共享就是將CAD系統的數據庫作為類似于公共數據庫的地方，過程模型在數據庫的支持下由設計模型映射(幾何推理)產生。

　　“準公共數據庫”的“公共”在CAD系統數據庫是產生各應用模型的公共地方；“準”是針對在“孤島”式獨立系統的并行設計中，不存在公共數據庫而言的；還體現在現有基于幾何CAD系統的信息不全性上，還不能完全滿足生成應用模型所需。通過這種集成方式，從設計模型通過幾何推理產生過程模型，同時建立該方向的相關性。相關性的建立使并行設計各過程模型都針對統一的開發對象，共同工作在最新版本上，并行設計信息共享更實時。

　　注塑模基于模擬的并行設計要實現CAD信息與CAE共享。準公共數據方式的信息共享策略在這里的體現是：以UG作為CAD與CAE集成的準公共數據庫；CAE的分析模型在UG中通過幾何推理得到；分析模型需要而UG所不具備的信息采用其它方式解決；分析模型通過UG的專用接口生成MOLDFLOW的文件直接轉入MOLDFLOW進行分析。該方法中CAE模型與CAD模型保持一致性(相關性)，信息傳遞平滑，效率高。

    4　結論

　　本文把信息共享方式歸納為直接交換、間接交換和公共數據庫。分析了各方式信息共享的特點，最后提出了適合當前孤島式自動化系統間并行設計的較好的信息共享——“準公共數據庫方式”。這種方式既有利于利用已有資源，保持CAX系統應用延續性，也便于運用最新研究成果，向以STEP為特征的公共數據庫方向的信息共享發展。