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基于Web的微波器件協(xié)同設計系統(tǒng)研究

作者: 時間:2017-06-03 來源:網(wǎng)絡 收藏

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201706/347562.htm

1引言
的設計是一項集成度較高的電子機械設計,涉及到多個領域的專業(yè)知識和技能。微波電路主要由模擬電路組成,電平小至微微瓦,大至幾十兆瓦;頻率低端為100 MHz以下,高端為100 GHz以上;電路結(jié)構(gòu)有波導、同軸、微帶、介質(zhì)波導、鰭線、懸置微帶等;電路受分布參數(shù)、電磁場影響大,難以量化。由于在微波頻段參數(shù)設計比低頻和數(shù)字電路復雜,因而使得的設計比一般電路的設計困難得多。


但是,如果限定的設計范圍,設計其中的某一類微波器件,則由于微波器件結(jié)構(gòu)形狀比較穩(wěn)定,可以用一組參數(shù)來約定尺寸,而且在產(chǎn)品的開發(fā)中,大部分 設計屬于類似設計,可以通過知識庫等予以限定,其他部分可以通過來解決。通過對設計任務進行適當?shù)姆纸猓诰W(wǎng)絡的支持下,聯(lián)合相關知識領域的研究 人員進行。


網(wǎng)絡可以使不同地點的管理人員、設計人員、施工人員以及普通用戶等均能同步或異步地參與設計工作,從而提高設計的質(zhì)量和效率。該設計方式很大程度 上改善了傳統(tǒng)設計中項目管理與設計之間和不同設計階段之間的脫節(jié)問題,具有設計周期短、費用低、質(zhì)量易于保證等優(yōu)點。


2基本原則
在系統(tǒng)設計之前,首先必須認識到?jīng)_突是不可完全消除的,這是因為設計者之間的專業(yè)知識、語意表達、任務理解以及爭論出發(fā)點可能會有不同,而且某些設計問題在學術上可能目前還處于爭鳴階段,難以達成完全的一致。 基于上述原因,一個實用的協(xié)同設計系統(tǒng)必須排除以上不可消除的因素,要求滿足以下三條基本原則:


2.1趨同原則
要求所有協(xié)同設計工作人員對于設計任務的理解是相同的,至少是可以通過交流來趨向一致的。為了保證此假設成立,協(xié)同設計人員必須經(jīng)常交流。


2.2實用原則
要求協(xié)作設計中涉及的知識或?qū)W術范圍的沖突是可以通過協(xié)商解決的。該原則排除了一些學術爭議的引入,從而保護協(xié)同設計的實用性。


2.3全局原則
所有協(xié)同設計工作人員均須注重全局的利益,在局部利益與全局利益沖突時做出合理的選擇,從而有利于設計的正常進行。作為小型設計系統(tǒng),這一點比較容易達 到,但是對于大型設計系統(tǒng),由于參與人員的多方面差異,要組成一個注重全局利益的設計集體,只能依靠管理手段予以保證。


基于以上原則的系統(tǒng),可以避免難以解決的沖突,有利于設計任務的高效率、高質(zhì)量完成。微波器件的協(xié)同設計系統(tǒng)中,參與設計的人員可以限制在某個利益集團,因此可以要求微波器件的協(xié)同設計系統(tǒng)遵循以上三條原則。


3協(xié)同系統(tǒng)設計
協(xié)同設計系統(tǒng)主要由用戶端/服務器端/數(shù)據(jù)庫三層結(jié)構(gòu)組成,如圖1所示。用戶端界面一般由瀏 覽器和設計系統(tǒng)客戶端界面兩部分構(gòu)成,分別完成信息交流和參數(shù)設計功能。重點討論協(xié)同設計方法,對參數(shù)化設計有關內(nèi)容將另文闡述。服務器端程序主要完成微 波器件設計操作的判別、協(xié)調(diào)與執(zhí)行,可以包括參數(shù)化設計、沖突消解、協(xié)同交流、輔助設計和數(shù)據(jù)庫管理等子系統(tǒng)。該系統(tǒng)中,以協(xié)同設計管理系統(tǒng)為核心,協(xié)調(diào) 各子系統(tǒng),將用戶端提交的設計經(jīng)服務器端沖突判斷后反饋用戶,一旦產(chǎn)生沖突,則首先進行系統(tǒng)消解,若失敗則提請用戶使用交流系統(tǒng)進行交流仲裁。

豐富多彩的頁面、功能強大的ASP程序、性能穩(wěn)定的數(shù)據(jù)庫,為實現(xiàn)基于的協(xié)同設計提供了較好的基礎?;?/span>Web的協(xié)同設計,可以在實現(xiàn)產(chǎn)品模型系列化、標準化、模塊化、客戶化的基礎上,將設計結(jié)果封裝在網(wǎng)上提供服務。設計人員可以通過Web快速查詢所需設計產(chǎn)品的功能、型號、性能及相應標準等詳細信息(HTML, VRML, XML, JavaScript等形式)。


4服務器端設計
基于Web的 協(xié)同系統(tǒng),將設計的處理功能都集中在服務器端,主要包括用戶功能設計、沖突消解系統(tǒng)設計和數(shù)據(jù)庫設計三部分。相應地,服務器端程序擔任著三大職責:一是用 戶權限的判斷與功能設計;二是實現(xiàn)知識推理、約束松弛、回溯和仲裁等沖突消解過程的主要算法;三是用戶需求與數(shù)據(jù)庫共享之間的協(xié)調(diào)。系統(tǒng)主要采用ASP(Active Server Page)技術實現(xiàn)算法的編程,面向用戶的部分程序通過HTMLASP、Javascript、XML實現(xiàn),面向數(shù)據(jù)庫的部分程序,由ODBCADO等與數(shù)據(jù)庫連接,通過SQL實現(xiàn)交互。


4.1用戶功能設計
工程設計中,協(xié)同設計人員為了能夠完成規(guī)定的設計任務,必須定期召開會議,對設計內(nèi)容進行探討,以解決彼此的分歧。傳統(tǒng)的現(xiàn)場會議式的協(xié)同設計過程,要求相關設計人員必須在指定時間和地點參加會議,浪費了大量的人力、財力和時間?;?/span>Web的協(xié)同設計,讓相關人員在計算機前完成相互的協(xié)調(diào),這些Web協(xié)調(diào)會議可以由雙方或多方在某一選定的時間進行。


在基于Web的協(xié)同設計系統(tǒng)中,設計人員通過Web瀏覽器進入設計模塊界面,并將設計事件或消息發(fā)送到服務器端,服務器端處理完畢后返回相關信息至用戶界面。


在圖形用戶界面中,協(xié)同設計人員的操作功能隨著設計對象的改變而改變,但涉及協(xié)同設計的主要功能應該包括以下幾個:
a) 電子白板功能,供協(xié)同設計人員在交流時,用于寫字及繪圖;
b) 屏幕傳送與廣播功能,可以將某一協(xié)同設計人員的計算機界面?zhèn)魉偷狡渌麉f(xié)同設計者;
c) 語音及圖像會議功能,實現(xiàn)多協(xié)同設計人員的網(wǎng)絡會議;
d) 資料信息查詢功能,實現(xiàn)設計標準、參考資料及相關信息的網(wǎng)上共享。


由于系統(tǒng)的核心處理程序在服務器端執(zhí)行,可以動態(tài)調(diào)整用戶的權限及其相應的處理功能,可以根據(jù)用戶喜好選擇用戶界面,因此系統(tǒng)具有更好的安全性與宜人性。


4.2沖突消解設計
沖突是協(xié)同設計系統(tǒng)必須面臨的問題,如前所述,微波器件的設計遵循系統(tǒng)設計的三條基本原則,因而可以按照以下步驟消解沖突:
1)通過知識推理解決一些工程設計者的設計錯誤,避免將錯誤的設計放入共享庫,危害后設計者。例如,微波器件的引腳長度和過渡圓角有特定的規(guī)范,若設計人員在設計時忽略了這一規(guī)范,則知識推理可以指出其錯誤,并要求改正后再次提交。


2) 放寬一些約束條件或忽略次要約束來平衡多方面利益,達到?jīng)_突消解的目的。例如,微波器件外觀設計時,外觀設計人員和功能設計人員對于形狀提出的設計準則, 如果相互沖突,則系統(tǒng)以功能設計人員的準則為主約束,外觀設計人員的準則為次要約束,進行適當?shù)募s束放寬后確定最優(yōu)設計。


3)利用回溯技術找到回溯點,修改不相容的環(huán)境及相應的結(jié)構(gòu)模型以消除沖突。因此在數(shù)據(jù)庫設計時,應將設計人員的所有操作記錄備查,以便在發(fā)生沖突時回溯記錄。需要特別注意的是,回溯的方法一般應與其他沖突消解方法聯(lián)合使用。


4) 采用仲裁的方法,消除難協(xié)調(diào)沖突。當上述方法不能有效地消除沖突時,而沖突涉及的協(xié)同人員不肯為沖突消解做出讓步時,沖突的消解必須通過仲裁來完成。仲裁 是一個反復交互與逐漸求解的過程,在這個過程中,沖突各方必須反復交互并提出修改建議及其相應的理由,直至最終達成一致,消解沖突。仲裁有自動仲裁和人工 仲裁兩種,前者通過編程實現(xiàn),編程復雜,通用性較差,而后者一般通過會議交流來解決,通用性好,效率較低。


值得注意的是,在實際應用中,上述四步消解沖突方法,往往是交叉循環(huán)進行的。為了有效地解決沖突,協(xié)同設計人員可以借助于基于Web的交流平臺來實現(xiàn)相互之間的通訊,可以使用語音、圖像、電子白板等多種交流方式進行交流,反復使用上述消解步驟。


4.3數(shù)據(jù)庫設計
系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫可采用SQL ServerOracle等具有自組織、自管理功能的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),主要完成數(shù)據(jù)的存取,同時還可以使用部分增強功能以減輕程序設計任務。如采用視圖功能,可以建立多個數(shù)據(jù)表的關聯(lián),采用觸發(fā)器或存儲過程可以執(zhí)行部分數(shù)據(jù)計算任務。根據(jù)協(xié)同系統(tǒng)需要,數(shù)據(jù)庫可以劃分為:


a) 產(chǎn)品參數(shù)庫,存放參數(shù)化設計之后的產(chǎn)品樣本;
b) 產(chǎn)品設計庫,存放所設計產(chǎn)品的具體參數(shù);
c) 產(chǎn)品知識庫,存放產(chǎn)品的基本設計規(guī)范,作為知識推理的主要依據(jù);
d) 共享規(guī)則庫,存放共享規(guī)則,作為解決沖突的判斷依據(jù);
e) 資料信息庫,存放產(chǎn)品設計相關文獻資料,也包括已有的設計經(jīng)驗等;
f) 用戶行為庫,記錄用戶的操作行為,在解決沖突時可以回溯以往操作;
g) 用戶資料庫,存放用戶基本信息。


數(shù)據(jù)庫的備份設計和安全設計也是數(shù)據(jù)庫設計的重要環(huán)節(jié),應經(jīng)常檢查系統(tǒng)的安全性能,保障數(shù)據(jù)庫安全可靠。


5結(jié)論與展望
結(jié)合微波器件的特點,設計了基于Web的協(xié)同設計系統(tǒng)。在設計前期,應該充分分析設計對象的屬性,制定合理的設計規(guī)則,建立相應的知識庫和數(shù)據(jù)庫,則可以避免或減少一些沖突的產(chǎn)生,有利于進一步 協(xié)同設計的順利進行。在協(xié)同設計過程中,設計人員之間應該經(jīng)常通過網(wǎng)絡相互溝通設計情況。特別是應該多使用系統(tǒng)的交互功能,與輔助設計系統(tǒng)或其他設計人員 多交流。針對微波器件設計而提出的協(xié)同設計框架,對于電子器件的協(xié)同設計具有一定的指導意義和實際參考價值。



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