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基于数据平台的智能协同设计系统探讨

发布时间:2017-07-18 作者:耿明  来源:中铁第四勘察设计院集团有限公司
目前协同设计系统主要为基于文本库的传统作业系统,设计数据提取、加工、使用、挖掘困难,影响设计进度和质量。智能数据协同设计平台的关键技术、构建方案需要进行深人研究。
    1协同设计背景
    
    协同设计是不同的设计者围绕共同的设计任务,通过一定的协同交互机制进行讨论、分析和设计,共同完成设计任务川。现代网络技术内涵比以往更加丰富,云计算、大数据、物联网等新型网络技术带给国内外设计企业新的机遇和挑战。协同设计是设计技术发展的必然趋势,其主要技术分支有两个:一是基于文本库的传统协同设计平台;二是基于数据与模型的BIM协同设计平台。
    
    BIM技术具有可视化、协调性、模拟性、优化性、出图性等基本特点。国内BIM协同设计处于起步阶段,尚未大规模推广,按某设计院的工作经验,同一个构件,BIM建模比传统二维设计在效率上是50一60倍的降低; BIM技术的3D建模困难和在2D图纸成图方面的问题影响着BIM的发展。
  
    通过建立相关信息标准(包括图形标准、接口标准、文件标准、安全标准等),建立基于数据一3D、数据-2D、数据一文本转换信息数据规范,可以建立基于数据平台技术(包含文本库、模型、数据及其他信息)的智能协同设计平台。在此基础上,可以在此平台上建立智能设计模块、交互式电子手册等新型应用平台。设计专业人员及管理人员在统一的平台上进行工作,在整个设计过程中对不同专业人员进行相互沟通和协调,并通过存储于服务器的中心文件共享设计内容,完成专业间提资交互工作,减少现行各专业之间(以及专业内部)由于沟通不畅或沟通不及时导致的错、漏、碰、缺,真正实现所有文件信息元的单一性,提升设计效率和设计质量。数据设计平台也对设计项目的规范化管理起到重要作用,包括数据挖掘服务、进度管理、设计文件统一管理、人员负荷管理、审批流程管理等。
 
    2基于数据平台的协同设计整体构架研究
 
    2.1协同设计数据平台整体结构
    
    设计企业一般都有完善的生产管理流程和工程设计流程,其生产管理(档案管理)多以文本库模式存在。随着近些年勘察设计工作量的增加,加快办公自动化、设计智能化具有重大的意义,需要将设计数据全量的采集和存储,尽可能多地将数据保存下来,然后再对其进行挖掘,获取其中的价值。基于数据平台的协同设计整体构架由支撑体系(标准体系、安防体系、管控体系)、硬件系统、数据平台(数据服务和数据中间件)、应用系统(智能设计、BIM、交互式电子手册、决策分析)等组成,如图1所示。
 
 协同设计平台整体构架
 
图1 协同设计平台整体构架
 
    2.2数据平台的集成方案
    
    服务总线(如图2所示)提供了一种开放的、基于标准的消息机制,通过简单的标准适配器和接口,来完成粗粒度应用(服务)和其他组件之间的互操作,能够满足大型异构环境的集成需求。
 
 协同设计系统集成方式
 
    图2 协同设计系统集成方式
 
    2.3服务总线与平台总体交互方案
    
    服务总线是传统中间件技术与XML, Web服务等技术结合的产物,它可以消除不同应用之间的技术差异,让不同的应用服务器协调运作,实现了不同服务之间的通信与整合;它可以提供事件驱动和文档导向的处理模式,以及分布式的运行管理机制;它支持基于内容的路由和过滤,具备了复杂数据的传输能力,并可以提供一系列的标准接口。服务总线与平台总体交互方案如图3所示。
 
    3基于数据平台的协同设计关键技术
 
    3.1数据标准建立
    
    为了保证信息资源共享和信息系统得到协同发展,建立工程设计数据标准是十分必要的。加强各专业设计数据标准建设,一方面要自上而下分析设计数据类别,另一方面要借助梳理各专业设计内容,自下而上提取基础数据。数据标准应基于国家标准、铁路行
 
    业标准、工程设计标准,兼顾各个标准之间的兼容性、一致性以及标准的可扩展性,建设和完善各设计专业标准并给出信息分类编码规格说明书,建设形成一套符合自身实际的管理信息化标准。
 
服务总线与平台总体交互图
 
图3 服务总线与平台总体交互图
 
    数据集包括一系列以管理对象为主体的数据项,其作用是明确管理对象所具有的属性,并使其在命名、类型、长度、值空间等方面标准化。根据设计院分工及业务组成(主要为地铁和国铁设计项目),可按图4所示的数据子集分类建设。
 
数据标准概图
 
图4 数据标准概图
 
    代码集从属于数据集,是对数据集中数据项的属性或值空间的描述。数据集和代码集的层次结构如图5所示。数据标准寿命周期实施体系图如图6所示。
 
    3.2设计数据结构化
    
    工程设计项目任务主要由设计基础资料、设计成果资料、勘察设计资料组成,其中多数资料以文档和图纸为主。为了实现计算机辅助设计,首先要实现所有数据结构化。例如各专业说明书,可通过数据结构化分块,运用计算机数据库技术,直接将设计标准输人数据转化为设计文件。
    
    相对于结构化数据(即行数据,存储在数据库里,可以用二维表结构来逻辑表达实现的数据)而言,不方便用数据库二维逻辑表来表现的数据即为非结构化数据,包括所有格式的办公文档、文本、图片以及标准通用标记语言下的子集XML,HTML、各类报表、图像和音频/视频信息等等。按照数据采集流程(如图7所示),将非结构化数据结构化,建立以下分类数据库(如表1所示)即可实现大数据智能设计。
 
数据层次结构图

图5 数据层次结构图
 
数据标准寿命周期实施体系图
 
图6 数据标准寿命周期实施体系图
 

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